一项理论分析表明，在早期宇宙形成的小黑洞可能导致空的行星体和微小隧道，这促使研究人员建议在岩石和古老结构中寻找这些现象的证据。研究强调，我们应考虑大和小的可能性，以验证原始黑洞的存在，提出其证据可能以从宇宙中巨大的空心行星体到日常地球材料（如岩石、金属和玻璃）中微小的微观隧道等不同大小的形式表现出来。
当想象黑洞的形成时，许多人会想到一颗巨大的恒星耗尽燃料并崩溃。然而，早期宇宙的动荡条件可能促进了许多小黑洞的形成，早于第一颗恒星的出现。
数十年来，科学家们提出原始黑洞的存在，它们可能构成难以捉摸的暗物质，这种看不见的物质占据了宇宙质量的85%。
然而，迄今为止，尚未观察到任何原始黑洞。
一项由布法罗大学共同领导的最新研究主张探索它们存在的大和小迹象，声称证据可能像宇宙中的空心行星体那样宏伟，也可能像岩石、金属和玻璃等常见地球材料中留下的微小隧道那样微小。
这项研究预计将在《暗宇宙物理学》12月期刊上发表，并且目前可以在线获取，建议一个被困在宇宙中巨大岩体内的原始黑洞可以吞噬其液态内核，导致形成一个空心洞穴。此外，一个快速移动的原始黑洞在经过固体材料时（包括地球上的材料）可能会产生在显微镜下可见的直隧道。
“尽管发现这些迹象的机会微乎其微，但搜索不需要大量资源，而潜在结果——第一个原始黑洞的证据——可能是非凡的，”共同作者、布法罗大学文理学院物理学教授德扬·斯托伊科维奇（Dejan Stojkovic）解释道。“我们需要创新思维，因为之前寻找原始黑洞的尝试都失败了。”
该研究计算了一个空心行星体可以多大而不至于崩溃，以及原始黑洞穿过地球物体的可能性。（如果您担心原始黑洞会穿过您，那就不必惊慌；研究得出的结论是这并不会造成伤害。）
“考虑到这些微小的几率，我们集中研究存在了数千、数百万甚至数十亿年的固体残余物，”共同作者来自国立东华大学和凯斯西储大学的戴德昌（De-Chang Dai）博士补充道。
斯托伊科维奇的研究得到了国家科学基金会的支持，而戴的工作得到了国家科学技术委员会（台湾）的支持。
空心物体的最大尺寸可能是地球的十分之一
在大爆炸之后，某些空间区域可能比周围区域更密集，从而创造了原始黑洞（PBHs）形成的有利条件。
尽管PBHs的质量将明显低于由垂死星星产生的恒星黑洞，但它们仍将表现出极高的密度，类似于将一座山的质量压缩到原子的大小。
斯托伊科维奇思考了一下，一个PBH是否可能在构成过程中或之后被困在一个行星、月球或小行星内部。
“如果物体有一个液态核心，被捕获的PBH可以吸收该液体，因为它的密度大于外部固体层的密度，”斯托伊科维奇表示。
如果该物体被小行星撞击，黑洞可能有可能从中退出，仅留下一个空心外壳。
但这个外壳在结构上会有多稳固？它能保持完整性还是会在自身重量下坍塌？通过将天然材料如花岗岩和铁的强度与表面张力和密度进行比较，研究人员得出结论，这种空心结构不能超过地球半径的十分之一。这样一个小行星体比一个完整的行星更可能存在。
“如果超过这个尺寸，可能会坍塌，”斯托伊科维奇指出。
这些空心体可以通过望远镜进行探测。一个物体的质量和密度可以通过其轨道模式进行检查。
“如果一个物体的密度低于其大小应有的密度，那可能表明它是空心的，”斯托伊科维奇澄清道。
普通物体可能充当黑洞探测器
根据研究，在没有液态核心的物体中，原始黑洞可以简单地穿过，留下直隧道。例如，一个质量为1022克（一个后面跟着22个零）的PBH可能只创造出厚度为0.1微米的隧道。
一块大金属板或类似材料可以作为有效的黑洞探测器，监测这些隧道的突然出现，尽管斯托伊科维奇建议针对非常古老材料中现有隧道的研究是更好的选择——从几百年前的建筑到十亿年前的岩石。
尽管如此，即使暗物质包含PBHs，研究人员评估PBH穿过一个十亿年历史的岩石的机会约为0.000001。
“必须权衡成本与收益。追踪这个是否昂贵？其实并不，”斯托伊科维奇表示。
因此，PBH在您一生中与您相遇的可能性非常小。即使确实发生，您也可能并不会察觉到。
与岩石相比，人类组织承受的张力很小，这意味着PBH的穿过不会撕裂它。尽管PBH具有巨大的动能，但由于其快速运动，它在碰撞中不能释放太多能量。
“如果一个投射物通过介质的速度超过了声音，介质的分子结构没有时间作出反应，”斯托伊科维奇指出。“例如，一个穿过窗户的岩石可能会将其打碎，但一颗子弹则可能只留下一个洞。”
新的理论框架至关重要
斯托伊科维奇强调了像这样的理论研究的重要性，指出许多以前被认为不可能的概念现在被认为是可能的。
他补充说，该领域面临着重大挑战，包括暗物质的难题。最近的重大变化——量子力学和广义相对论——可以追溯到一个世纪前。
“最聪明的头脑已经解决这些问题80年，却没有找到答案，”他说。“我们需要的不仅仅是对当前模型的扩展；我们可能需要一个全新的框架。”
