麻省大學阿默斯特(UMass Amherst)的物理學家們提出了一項突破性的研究,預測在未來十年內,人類有高達九成的機率能夠觀測到黑洞爆炸的現象。此前的觀點認為,這類事件極為罕見,平均每十萬年才可能發生一次。然而,UMass Amherst團隊的新分析指出,黑洞爆炸的頻率可能遠高於預期,平均每十年就可能發生一次,且現有的觀測設備足以捕捉到這些瞬間。
史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在1974年提出的理論指出,黑洞不僅會吸收物質,還會因為量子效應釋放出稱為「霍金輻射」的粒子。這個過程會逐漸消耗黑洞的質量,最終導致其完全蒸發,並在最後階段以類似超新星的爆炸形式消失。UMass Amherst團隊的模擬模型顯示,這些被稱為「原初黑洞」(Primordial Black Holes, PBHs)的、尺寸如同小行星般的黑洞,其壽命可能比傳統黑洞短得多。研究人員進一步提出,原初黑洞可能透過一種假設的粒子「暗電子」(dark electron)獲得暫時穩定,這或許能解釋為何它們尚未完全蒸發。
觀測到黑洞的最終爆炸,將可能釋放出宇宙中所有的基本粒子,從已知的電子、中子,到尚未發現的暗物質候選粒子。UMass Amherst的天體物理學家Joaquim Iguaz Juan表示:「這樣的爆炸將提供宇宙中所有粒子的確切記錄。物理學將會徹底改變,使我們能夠重寫宇宙的歷史。」研究團隊指出,目前的伽馬射線天文台已具備捕捉這些爆炸的能力。若此預測成真,不僅能證實原初黑洞的存在,還將提供霍金輻射的首個直接證據。
這項研究的發現發表於2025年9月12日的《物理評論快報》(Physical Review Letters)。此研究的共同作者之一、UMass Amherst物理學博士生Aidan Symons表示:「我們相信,在未來十年內目睹原初黑洞爆炸的機率高達90%。」另一位共同作者、UMass Amherst物理學助理教授Michael Baker補充說:「我們做出了不同的假設。我們證明了,如果一個原初黑洞形成時帶有微小的暗電荷,那麼我們的模型預測它將被暫時穩定,然後最終爆炸。」此理論模型結合了「暗量子電動力學玩具模型」(dark-QED toy model),該模型是普通電磁力的複製品,但包含了一種假設的、極為沉重的電子版本,即「暗電子」。
此類事件的觀測將對物理學界產生深遠影響。它不僅能驗證霍金輻射理論,還可能揭示宇宙早期形成的「原初黑洞」的真實面貌。更重要的是,爆炸釋放出的粒子將為科學家提供一份詳盡的宇宙粒子清單,這將有助於解答關於宇宙起源的根本性問題,並可能徹底改寫我們對物理學和宇宙歷史的認知。現有的高能伽馬射線天文台,如HAWC和LHAASO,已被證明有能力偵測到這類事件的跡象,為這次預測的實現提供了技術基礎。