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2020年，诺贝尔物理学奖被授予三位对黑洞研究做出重要贡献的科学家。此后不久，科学期刊上出现了关于黑洞的新研究发现。科学家发现，宇宙膨胀过程中形成的“小宇宙”很可能孕育了最原始的黑洞。

这一系列的研究是由东京大学IPMU研究中心的一些成员完成的。近日，该研究所在官网发表文章，介绍了相关研究的全过程。

暗物质被认为是宇宙的主要成分。人们观测到的引力波信号，以及在银河系或其他星系中心发现的超大黑洞，都可能源于暗物质。在原始恒星和星系诞生之前，早期宇宙就形成了黑洞，这些原始黑洞很可能是暗物质的重要组成部分。

为了研究原始黑洞，来自卡维利IPMU的粒子物理学家、宇宙学家和天文学家组成了一个研究小组，从宇宙的早期演化入手，寻找有利于黑洞形成的条件。

根据宇宙膨胀理论，早期的星系和星系团是在宇宙快速膨胀过程中开始演化的。与此同时，许多“小宇宙”应运而生。这些真空泡沫很可能与我们现有的宇宙不同，它最终会坍缩，但相对较小的体积释放出的巨大能量很可能导致黑洞的出现。

对于更大的小宇宙，如果它的大小处于某个临界值，根据相对论，小宇宙可以从内部和外部两个角度进行观测。如果在里面，观测者可以把它看成一个膨胀的宇宙；如果在外面，观测者可以把它看成黑洞。无论从哪个角度，研究人员都可以把小宇宙看作黑洞的雏形，黑洞在视界的背后隐藏着多个宇宙的基本结构。

事件视界是一种边界，视界内发生的事情影响不到视界外。黑洞的外围是事件视界，那里的逃逸速度快于光速，因此没有任何物体(甚至光)能够逃逸。

此前，研究小组已经在期刊上介绍过原始黑洞观测的候选事件。在《科学》杂志上，研究小组描述了原始黑洞形成的一种新的可能性。

研究小组使用夏威夷的昴宿星望远镜及其第二代Hyper Suprime-Cam (HSC)显示了几个小型宇宙场景中的观测数据。如果一个原始黑洞穿过一个恒星星系，到达望远镜视线内的一颗恒星，黑洞的引力会使光线发生弯曲，使这颗恒星在短时间内变得比平时更亮。根据恒星变亮的持续时间，可以测出黑洞的质量。在HSC的帮助下，人类有能力同时观测上亿颗恒星，从而“广撒网”，寻找正在穿越星系的原始黑洞。

目前，研究小组正在进行新一轮的观测，并扩大搜索范围，以进一步验证相关结论。

研究小组还展示了HSC的观测数据，其中一些数据与LIGO观测到的重黑洞和超大质量黑洞的雏形相吻合。

一系列的数值研究表明，如果HSC的观测对象是暗物质的主要来源，进一步的光学考察和研究可以为原始黑洞的形成机制提供更多的论据。