你可能會覺得這個問題很荒謬，甚至有點愚蠢。畢竟，我們都知道太陽是一個巨大的火球，由氫和氦等元素組成，通過核聚變產生巨大的能量，照亮了我們的地球和整個太陽系。黑洞是什么呢？它們是一些極端的天體，它們的密度非常高，以至于它們的引力可以吞噬一切，甚至連光也無法逃脫。太陽和黑洞似乎是完全不同的東西，怎么可能有關系呢？

其實，這個問題并不是那么簡單，也不是那么無聊。在本文中，我將向你介紹一篇最近發表在arXiv上的論文，題目就是《太陽中心有沒有黑洞？》。這篇論文的作者是三位物理學家，他們的目的是說服讀者，這個問題是有趣的，而且研究帶有中心黑洞的恒星是有意義的。他們使用了詳細的恒星演化模型，來探索如果太陽中心真的有一個黑洞，那么太陽會有什么樣的特征，以及我們能不能通過觀測來發現它。

什么是原初黑洞

要回答這個問題，我們首先要了解一種特殊的黑洞，叫做原初黑洞。這種黑洞不是由恒星坍縮而成的，而是在宇宙大爆炸之后的極早期，由于密度波動導致的局部過度壓縮而形成的。

原初黑洞可以有任意的質量，從微小的亞原子粒子，到超大的星系團，都有可能。原初黑洞的存在還沒有被證實，但是它們是一種有趣的暗物質候選者。暗物質是一種我們還不知道是什么的物質，它占據了宇宙中85%的質量，但是它不發光，也不與電磁場相互作用，只能通過引力來感知它的存在。原初黑洞的一個優點是，它們只需要標準模型的物理，不需要引入新的粒子或力。

小行星質量的黑洞

如果原初黑洞真的存在，那么它們可能以足夠大的數量來解釋暗物質的現象。雖然原初黑洞可以有任意的質量，但是有些質量范圍已經被觀測所排除了，比如太大或太小的黑洞。目前還有一個沒有被完全排除的質量窗口，就是小行星質量的黑洞，大約在10^-16 到 10^-10 太陽質量之間。這些黑洞如果被恒星捕獲，就會落入恒星的中心，開始吞噬恒星的物質，同時釋放出輻射。這樣的恒星，部分由黑洞吸積產生的輻射提供能量，被稱為“霍金星”，以紀念提出黑洞輻射理論的物理學家斯蒂芬·霍金。

霍金星的演化是非常復雜的，需要詳細的恒星演化模型來研究。論文的作者就是這樣做的，他們使用了兩種吸積方案，一種是假設輻射效率是恒定的，另一種是假設輻射效率是自適應的，來模擬光子捕獲的效應。他們計算了太陽質量的霍金星的演化，從主序階段到紅巨星階段，然后與普通的太陽進行了比較。

太陽中心有沒有黑洞的觀測證據

論文的作者發現，太陽質量的霍金星在主序階段和普通的太陽幾乎沒有區別，因為黑洞的吸積對于恒星的能量平衡來說是微不足道的。但是在紅巨星階段，霍金星會有明顯的差異，因為黑洞的吸積會增加恒星的亮度，減小恒星的半徑，延緩恒星的演化。這些差異可以通過觀測恒星的光譜、光變、振動等方式來探測。論文的作者估計，如果太陽中心有一個10^-12 太陽質量的黑洞，那么它的亮度會比普通的太陽高出約1%，而且它的核心會更加緊湊，導致它的振動頻率更高。這些效應都是可以被太陽探測器所測量的。

當然，這些效應也可能有其他的原因，比如太陽的化學組成或磁場等。要確定太陽中心是否有黑洞，還需要更多的觀測數據和更精確的理論模型。但是，這個問題并不是完全沒有意義的，它可以幫助我們更好地理解太陽的內部結構和演化，以及暗物質的性質和分布。也許有一天，我們會發現太陽中心真的有一個黑洞，或者至少有一些其他的奇妙的東西。