太阳中心可能是个黑洞？这个看似离谱的观点其实还真有科学依据。

我们知道，自然界中的黑洞至少也得两三倍太阳质量（奥本海默极限嘛），所以太阳里如果有黑洞的话，那肯定不是恒星坍缩形成的那种恒星级黑洞，只能是更小的黑洞。可是就算是把整个太阳直接压缩成黑洞，半径也不过 3 公里而已。所以如果太阳中心是个黑洞的话，这个黑洞显然会非常非常小。这么小的黑洞是哪来的呢？

没错，当然是“原初黑洞”了！

由于当时的宇宙中还没有恒星，所以这些黑洞不需要经历恒星坍缩这一步，它们是由宇宙中的原始气体云直接坍缩形成的，因此大小没有限制。它们大的可以大到上百万个太阳；而小的可以小到肉眼根本看不见的程度。

有人可能会说：“这么小的黑洞，估计早就被霍金辐射蒸发干净了吧？”

还真不一定！

理论上来说，黑洞的蒸发速率和它质量的平方成反比，因此，越小的黑洞确实蒸发得越快。如果一个黑洞从宇宙诞生之初开始蒸发，直到今天仍然没有蒸发干净的话，那这个黑洞就是理论上自然界可以存在的最小黑洞，而它所具有的质量被称为“霍金蒸发极限”，这个值大约是 10 亿吨。

“10 亿吨”乍一听好像很大，实际上这个质量只相当于一座小山丘。而把一座山压缩成黑洞，它的大小充其量只有一个原子大小。也就是说，只要这个黑洞比一个原子大，那么它就有可能存活至今。

黑洞本就不容易看到，加上还这么小，那假如宇宙中真的存在这种完全看不见的微型黑洞，而且是大量存在的话，有没有觉得它们很像一种我们一直在找但又没找到的东西？没错，就是暗物质。这也是原初黑洞被作为暗物质候选者的原因。

如果只算恒星演化形成的黑洞，我们银河系可能包含 1 亿个这样的恒星级黑洞。平均下来的话，它们相互之间的距离大约有 100 万个天文单位，也就是 16 光年。但是如果把刚才说的那种看不见的微型原初黑洞也包括进去的话，那么银河系中每个黑洞的平均距离将缩小至 1 个天文单位，这已经远远超过了银河系中恒星的数量和密度。假如真是这样的话，恒星捕获一只小黑洞完全就是个大概率事件，甚至于一些恒星的形成就是由于这些小黑洞的原因。

关于“恒星中可能存在黑洞”的观点，最早可以追溯到上世纪七十年代霍金的一篇论文。

在那篇文章中，霍金描述了恒星中心可能会存在一种质量极低的引力塌缩体。之后人们发现，霍金的这个猜想可能还真有点道理。因为人们发现，太阳释放出的中微子和理论计算出来的差了不是一星半点。因此有人推测，太阳的能量除了核聚变外，或许还有其他产生方式。

我们知道，黑洞吞噬物质主要是通过吸积盘。也就是先通过潮汐力把物体撕碎，让它在周围形成高密度的气体盘，这些气体盘中的物质在向中心旋近的过程中，由于内外圈的转速不一致会使得气体粒子之间产生剧烈的摩擦和碰撞，该过程会产生大量能量并向外辐射出来。论能量转化效率，黑洞吸积盘至少可以达到 10% 以上，相比之下，核聚变还不到 1%。

这种由黑洞吸积产生的能量，一方面可以替代核聚变来抗衡恒星的引力坍缩，另一方面它不会像聚变反应那样产生多余的中微子，所以这个猜想正好可以用来解释太阳的中微子缺失问题。于是人们将这种可能包含微型黑洞核心的概念恒星称为“霍金星”。

然而 20 世纪末，一项意外发现让整件事情有了新的进展。

1998 年，原本用于探测质子衰变的日本超级神冈探测器首次发现了中微子振荡现象。所谓中微子振荡，指的是中微子在运动过程中会“变味”。这里的“味”是和质量、电荷类似的一种粒子的基本属性。“味道”的改变意味着中微子从一种中微子变成了另外一种中微子。

由于太阳中微子主要是由氢氦聚变产生，理论上它只能释放电中微子，之前各个探测器也都是为了捕捉这种电中微子设计的。但是这些电中微子在飞向地球的过程中，有至少一半以上“变了味”。那些变了味的中微子由于逃脱了探测，因此太阳的中微子才出现了缺失。

继神冈探测器发现中微子振荡现象后，科学家果真探测到了太阳发出的所有中微子种类，至此太阳中微子缺失的问题才算得到了解决，同时“太阳里有黑洞”的想法也被人们逐渐淡忘。

然而前不久，一篇发表于《天体物理学杂志》的文章中，作者重新研究了具有黑洞核心恒星的具体演化情况。

你可能也会好奇：恒星里如果真有黑洞的话，这黑洞难道不应该从内到外把整个恒星给吞了吗？

为了搞清楚这个问题，研究人员使用不同的黑洞初始质量与不同的吸积模型，模拟了一颗中心存在黑洞的太阳是如何演化的。结果他们惊讶的发现，如果黑洞初始质量足够小，那么这颗太阳的表面特征将和普通恒星几乎没有任何差别，只有在演化后期的红巨星阶段才能表现出一些不一样的特征。

对于一颗具有小行星质量、只有粒子大小的黑洞，它对周围环境和物质的影响十分有限，对恒星的吞噬过程也会非常缓慢，这将导致其所在的这颗恒星寿命比普通恒星长得多。但当黑洞的初始质量比较大时（比如地球质量的黑洞），此时该黑洞就会像《异形》中侵入人体的抱脸虫一样，在恒星体内不断吞噬长大，直到掏空恒星内部。

在吞噬恒星物质的过程中，当黑洞吸积产生的能量足够大时，太阳核心的聚变反应将被迫停止，接下来太阳会以一颗普通恒星的样子持续发光发热数十亿年。之后，太阳将膨胀成一颗比红巨星小得多的亚红巨星。届时，太阳的外层不会到达通常认为的火星轨道，而是最多只到水星轨道的 1/10 处便停止了。

虽然这种情形下地球可以幸免于难，但是地球上的生命可就不一定了。膨胀后的太阳辐射到地球表面的热量，足以让海洋沸腾不止。面对“烧烤配鱼汤”的地球，除非人类往太阳系外围迁移，否则我们的整个文明必将就此终结。而太阳的结局也将不再是颗白矮星，最终它将成为一颗亚太阳质量的小黑洞。

以上这些猜测听起来有点天方夜谭，那有没有方法能检验它呢？

通过对地震波的研究我们可以了解地球内部的结构，同样，对恒星振动的研究也能让我们对恒星的内部有一定了解，这在天文学上被称为“恒星地震学”，也叫“星震学”。

目前根据对太阳的星震学研究，我们并没有在其内部发现有黑洞存在的迹象。当然，也不排除是黑洞太小所以探测不到的原因。比如如果太阳内部的黑洞只有水星质量（直径大概 1mm 左右），那么目前我们确实没办法探测出来。

既然探测不出来，那“恒星内部存在黑洞”的这个说法是不是仍旧只是纯脑洞的猜测呢？

根据对一些球状星团中恒星和白矮星的研究，对于它们为何具有极高氦丰度的现象，现有模型很难给出解释。但是如果考虑具有黑洞核心的恒星模型，那么一切似乎就说得通了。除此之外，从引力波探测数据中，科学家也发现了一些奇怪的大质量黑洞合并事件。它们的质量已经超过了正常的恒星级黑洞范围，这些罕见的中等质量黑洞或许就是由具有原初黑洞为核心的恒星演变来的。

总的来说，早年为解决太阳中微子缺失问题，曾有观点以太阳中心存在微型黑洞予以解释。后来，随着中微子振荡被发现，太阳内部存在黑洞这事就被淡忘了。而如今，科学家借助原初黑洞，从理论可能性角度出发，再次证明了一个包含黑洞核心的恒星确实是有可能的。这一理论不但开辟了新的恒星演化模型，同时对中等质量黑洞（包括超大质量黑洞）的形成也提供了新的思路。

等一下

如果原初黑洞在恒星的形成中可以发挥作用，那它们是否也会在其他吸积过程中同样发挥作用？比如行星的形成？

假如部分暗物质真的是由处于霍金蒸发极限附近的微型黑洞构成的话，那么这些微型黑洞的平均距离仅有 1 个天文单位，这恰好也是地球和太阳之间的距离。这意味着，如果太阳中心真有一个水星大小黑洞的话，地球中心存在一个更小的低质量黑洞岂不也是也有可能吗？

参考资料：

• [1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad04de

• [2] https://arxiv.org/abs/2312.07647

• [3] https://academic.oup.com/mnras/article/152/1/75/2604549

• [4] https://www.discovermagazine.com/the-sciences/could-a-black-hole-sit-at-the-center-of-the-sun

• [5] https://www.universetoday.com/164864/could-there-be-a-black-hole-inside-the-sun

• [6] https://briankoberlein.com/post/black-hole-sun

• [7] https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2013/10/aa21949-13/aa21949-13.html

本文来自微信公众号：Linvo 说宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

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