原初黑洞是從宇宙原初時期遺留下來的天體遺跡，也是探知極早期宇宙的重要窗口。中科大天文學系教授蔡一夫領導的粒子宇宙學青年研究團隊在原初黑洞形成的理論研究中取得了突破，通過宇宙暴脹時期的聲速共振效應大大提高了原初黑洞的產生率。相關論文日前在線發表于《物理評論快報》。

原初黑洞是指宇宙在極早期由于局域空間的物質分布過于密集，導致直接坍塌形成的黑洞。早在上世紀60年代，物理學家澤爾多維奇和霍金分別指出了這類黑洞的理論可能性。它是宇宙中暗物質的候選者之一，可以作為種子黑洞在星系中演化形成超大質量黑洞，也可能是產生引力波的一種重要天體。

然而在標準宇宙學模型中，宇宙空間經歷了暴脹的迅速放大之后，會被拉扯得極為均勻，導致原初黑洞的產生率極低，不足以帶來令人期待的觀測效應。這為探測原初黑洞提出了挑戰。

中科大研究團隊提出了一種新的原初黑洞產生機制，利用暴脹時期的聲速振蕩來共振放大原初物質密度擾動，使得原初黑洞的產生率達到天文觀測可檢驗的水平。

蔡一夫團隊發現，如果原初宇宙中存在以聲速傳播的物質密度擾動，且形成周期性振蕩，那么原初密度將發生周期性疊加，增加原初黑洞的產生幾率。研究還表明，這種新的形成機制可以為一定比例的暗物質提供合理的解釋，并有望被未來的多信使天文觀測所檢驗。（徐玢 金莊維）