原生黑洞
原生黑洞（Primordial 黑色 hole），又称太初黑洞、强黑洞，是宇宙大爆炸后产生的黑洞类型。
根据原生黑洞形成的确切时间，其质量可能低至10-7盎司（10-5克），或比回形针小100,000倍，也可能大到太阳的100,000倍。原生黑洞在宇宙中存在时间最短，体积和质量都极小。其聚集并孕育了早期星系的形成，还可以作为星系形成的“种子”，创造出在许多星系核心发现的超大质量黑洞。
无论原始黑洞在哪里或以何种方式被发现，它们都可以告诉天文学家很多关于宇宙的信息。根据原始黑洞的质量，它们可以作为星系演化、高能物理学，甚至宇宙诞生后最早的几分之一秒的探测器。
概念
黑洞是恒星因为自身重力无法与其质量产生的引力抗衡而发生引力坍塌后形成的，其中心密度趋向无限大、时空曲率变化无穷高、体积可无限缩小，可以吞噬周边一切天体。
原生黑洞，也称为太初黑洞，是宇宙刚开始大爆炸的最初时刻产生的黑洞，宇宙在极早期由于局域空间的物质分布过于密集，导致直接坍塌形成黑洞。原生黑洞是宇宙中最小的黑洞。
形成理论
原生黑洞诞生于宇宙生命的早期，仅比大爆炸晚几分之一秒。20世纪70年代，物理学家斯蒂芬·霍金提出，在大爆炸后宇宙存在的第一秒内，其密度可能会发生波动，某些区域的混乱程度足以产生黑洞。原生黑洞是由核子发生连续相变后由大量超微夸克组成的具有统计热平衡性质的高温、超高密度物态。对其寿命、爆炸持续时间和能量发射率的计算结果表明，原生黑洞可能是超高能宇宙γ暴的最佳对应天体。
2018年，中国科学技术大学天文学系教授蔡一夫领导的粒子宇宙学青年研究团队在原初黑洞形成的理论研究中取得了突破，相关论文在线发表于《物理评论快报》。蔡一夫团队发现，如果原初宇宙中存在以音速传播的物质密度扰动，且形成周期性振荡，那么原初密度将发生周期性叠加，增加原初黑洞的产生几率。
特点
原生黑洞理论上可以拥有任何质量。它们的大小可能从亚原子粒子到几百公里不等。根据原生黑洞形成的确切时间，其质量可能低至10-7盎司（10-5克），或比回形针小100,000倍，也可能大到太阳的100,000倍。原生黑洞在宇宙中存在时间最短，体积和质量都极小，比原子核还要小，甚至可以看成是零，由于它的引力很微弱，并不能吞噬整个恒星，光也可从中逃逸。在与恒星发生碰撞等接触时，原生黑洞会导致恒星表面上出现明显的振动现象。斯蒂芬·霍金理论认为，原生黑洞可以随着辐射逸出而缓慢收缩，随着时间的推移，被称为霍金辐射的缓慢泄漏会导致原生黑洞蒸发。
物理性质
密度和温度
在宇宙暴胀、相变中的原生黑洞密度为500×1041MeV/fm3。其温度极高，不仅可发生“色熔化”，使夸克解除囚禁而形成夸克等离子态，而且可以发生连续相变，使夸克下一层次的亚夸克、亚夸克下一层次的“微夸克”等自由度都获得开放。
质量和寿命
原生黑洞的质量为1014g（质量下限），其寿命下限在108a～1011a之间。
超高能γ暴的持续时间
由原生黑洞寿命末期爆炸形成的γ暴，其持续时间可能在1～1000s之间，具有持续时间短、γ光子能量可达GeV～TeV能区的特点。
不相容性规律
一个原生黑洞的质量相当于一个核子质量的A2倍，而一个原生黑洞只能容纳一个核子，是个费解的不相容规律。
探测方法
2024年，由纽约州立大学布法罗分校的研究人员共同领导的一项新研究建议，在两个截然不同的尺度上寻找原生黑洞的证据：太空中的空心小行星和地球上日常材料（如岩石、金属和玻璃）中的微小隧道。这项理论研究发表在《黑暗宇宙的物理学》（Physics of the Dark Universe）12月刊上，它假设一个原始黑洞被困在宇宙中的一个大型岩石物体中，会消耗其液态核心并使其处于空洞状态，这些空心物体可以用望远镜探测到。或者，更快的原始黑洞可能会留下足够大的笔直隧道，如果穿过固体物质，包括地球上的物质，显微镜可以看到。该研究计算了空心小行星在不自行坍缩的情况下可以有多大，以及原始黑洞穿过地球上物体的可能性。
影响
研究推测，宇宙大爆炸后形成的原始黑洞(最左边的那张图)构成了宇宙中所有的暗物质。在早期，它们聚集并孕育了早期星系的形成，然后通过吸收气体并与其他黑洞合并，最终形成超大质量的黑洞。这些黑洞位于银河系这样的星系中心。耶鲁大学的研究表明，如果大多数原生黑洞的初始质量约为太阳的1.4倍，那么就可解释所有暗物质的存在，尤其是当它们继续吸收附近更多的气体甚至是恒星。原始黑洞还可以作为星系形成的“种子”，创造出在许多星系核心发现的超大质量黑洞。
研究意义
无论原始黑洞在哪里或以何种方式被发现，它都可以告诉天文学家很多关于宇宙的信息。根据它们的质量，它们可以作为星系演化、高能物理学，甚至宇宙诞生后最早的几分之一秒的探测器。
参考资料
首次“现身”的引力波或源于原生黑洞并合.中国科学院.2025-04-07
强黑洞(原生黑洞)的物理性质.云南大学学报.2025-04-07
什么是原生黑洞？.天文杂志.2025-04-11
宇宙原生黑洞再次揭秘 太初黑洞与虫洞白洞有关.北京时间.2025-04-07
耶鲁大学最新研究:宇宙的暗物质或隐藏在原生黑洞中.中国数字科技馆.2025-04-07
原子大小的原生黑洞：新的实验证据表明什么.科学技术日报.2025-04-11
【科技日报】中科大提出宇宙原初黑洞形成新机制.中国科学技术大学新闻网.2025-04-07
NASA 的罗马任务将如何寻找原生黑洞.美国国家航空航天局.2025-04-11
强黑洞(原生黑洞)的物理性质.yndxxb.ynu.edu..2025-04-18
从空心小行星到地球异常：寻找原始黑洞.科学技术日报.2025-04-11