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一辆满载货物的半挂卡车的重量的黑洞可以在恒星内部生存——并生长——如果暗物质持续

一辆满载货物的半挂卡车的重量的黑洞可以在恒星内部生存——并生长——如果暗物质持续喂养它。

斯蒂芬·霍金证明,黑洞会泄漏。它们越小,蒸发得越快。一个比大约十亿吨还轻的原初黑洞早就应该消失了。所以一个40吨的黑洞听起来就像一个不可能存在的幽灵。

它可以存在,如果它晚诞生并且在正确的位置。

这个想法几乎是寄生的。超重暗物质粒子,如果它们几乎不湮灭,就可以被白矮星或中子星捕获,沉入核心,堆积起来,并坍缩成一个微小的“内寄生”黑洞。一旦它存在,三件事会争夺它的命运:

它吞噬普通恒星物质,它继续吞噬更多暗物质,它通过霍金辐射蒸发自己。

如果前两项获胜,黑洞就会生长。如果霍金辐射获胜,它就会收缩并消失。

没有额外的暗物质食物,临界质量是巨大的——大约100亿千克。添加一个富含暗物质的环境,比如银河系凸出部,阈值就会崩溃。在那里的白矮星内部,一个起始仅40公吨的黑洞就已经可以有净正增长率。在中子星中,这个数字更高,大约600吨,但按宇宙标准仍很微小。

四十吨不是一个比喻。它是一辆满载卡车的质量。那个物体,坐在死恒星的核心,可以跑赢蒸发,继续进食,并最终吞噬恒星本身。

同样的逻辑也可以反过来用。老毫秒脉冲星和白矮星在数十亿年后仍然存在。如果暗物质能轻易在它们内部播种生长的黑洞,那些恒星早就没了。它们的存活因此限制了暗物质能有多重以及有多互动。恒星成为长期运行的暗物质探测器。

没有人见过40吨的黑洞。这个计算只是说,在正确条件下,这样的物体不必当场蒸发。它可以停留、生长,并悄无声息地从内部重写恒星。

这篇论文发表在《物理评论D》上。恒星们,像往常一样,先做了实验。承包笑点碎碎念