一个国际研究小组提出，“霍金恒星”，即中心有原始黑洞的恒星，可以模仿正常恒星，有助于探索暗物质和早期宇宙。来源:SciTechDaily.com

　　在一个假设的场景中，小的、原始的黑洞可以被新形成的恒星捕获。一个能由马克斯普朗克天体物理研究所的研究人员领导的一个研究小组现在已经模拟了这些所谓的“霍金星”的演化，并发现它们的寿命惊人地长，在许多方面与普通恒星相似。星震学可以帮助识别这样的恒星，反过来又可以测试原始黑洞的存在及其作为混合物的作用是暗物质。

　　让我们做一个科学练习:如果我们假设在大爆炸之后产生了大量非常小的黑洞(所谓的原始黑洞)，其中一些可能在新恒星形成期间被捕获。这将如何影响恒星的生命周期?

　　马克斯·普朗克天体物理研究所(MPA)恒星系主任塞尔玛·德·明克(Selma de Mink)说:“科学家有时会问一些疯狂的问题，以了解更多。”“我们甚至不知道这样的原始黑洞是否存在，但我们仍然可以做一个有趣的思想实验。”

　　原始黑洞可能形成于非常早期的宇宙，质量范围很广，小到小行星，大到数千个太阳质量。它们可能构成暗物质的重要组成部分，同时也是当今星系中心超大质量黑洞的种子。

　　艺术家在思想实验中将一个小黑洞放在太阳中心的印象。来源:?MPA，背景图片:维基媒体/知识共享。

　　在很小的概率下，一颗新形成的恒星会捕获一个质量相当于小行星或小卫星的黑洞，然后黑洞会占据恒星的中心。这样的恒星被称为“霍金星”，以斯蒂芬·霍金的名字命名，他在20世纪70年代首次在一篇论文中提出了这一想法。这样一颗霍金恒星中心的黑洞只会缓慢增长，因为流入黑洞的气体受到流出的亮度的阻碍。

　　一个由国际科学家组成的团队现在已经建立了这样一颗恒星的演化模型，黑洞具有不同的初始质量，恒星中心具有不同的吸积模型。他们得出的惊人结果是:当黑洞质量很小时，这颗恒星基本上与普通恒星没有区别。

　　“中心有黑洞的恒星可以出奇地长寿，”领导这项研究的耶鲁大学副教授、MPA博士后厄尔·帕特里克·贝林格(Earl Patrick Bellinger)说。“我们的太阳中心甚至可能有一个和水星一样大的黑洞，而我们却没有注意到。”

　　这两张图显示了一颗恒星的径向演化，其质量与太阳相当，没有(左)和有(右)一个初始质量与小行星相似的黑洞。黑色实线表示光球的半径，垂直虚线表示太阳当前的年龄。红色区域显示了氢在核聚变中转化为氦的地方，它提供了大部分的太阳亮度，直到黑洞开始明显增长(黑色区域;对于年龄较低的黑洞来说，它太小了，无法在这张图中看到。黑洞驱动对流(舱口)，它混合了恒星最内部的部分。图源:?MPA

　　这种霍金恒星和普通恒星的主要区别在于靠近核心的地方，由于黑洞的吸积，核心会变成对流的。它不会改变恒星表面的特性，也会避开目前的探测能力。然而，它可以通过相对较新的星震学领域被探测到，在这个领域，天文学家正在利用声波振荡来探测恒星的内部。

　　在它们后来的演化中，在红巨星阶段，黑洞可能会产生一些特征。在PLATO等即将开展的项目中，可能会发现这样的对象。然而，需要进一步的模拟来确定将黑洞放入不同质量和金属丰度的恒星中的含义。

　　如果太初黑洞确实是在大爆炸后不久形成的，那么寻找霍金恒星可能是找到它们的一种方法。该研究的合著者、伊利诺伊州立大学的马特·卡普兰教授指出:“尽管太阳被用作实验，但有充分的理由认为，霍金恒星在球状星团和超暗矮星系中很常见。”

　　“这意味着霍金恒星可以成为一种工具，既可以测试原始黑洞的存在，也可以测试它们可能扮演的暗物质角色。”

　　参考文献:Earl P. Bellinger, Matt E. Caplan, Taeho Ryu, Deepika Bollimpalli, Warrick H. Ball, Florian k

　　hnel, R. Farmer, s.e. de Mink和J?rgen Christensen-Dalsgaard撰写的“具有中心黑洞的太阳演化模型”，2023年12月13日，天体物理学杂志。1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / ad04de

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