黑洞的起源是什麼，這個問題與另一個謎團–暗物質的性質有什麼聯繫？暗物質包含了宇宙中大部分的物質，但其性質仍然未知。過去幾年內，激光干涉儀引力波天文台（LIGO）發現了多個合併黑洞的引力波探測。

2017年物理學諾貝爾獎授予Kip Thorne、Barry Barish、Rainer Weiss，2020年物理學諾貝爾獎授予Andrea Ghez、Reinhard Genzel和Roger Penrose，以慶祝黑洞存在的最終確認。由此，理解黑洞的起源成為物理學界的核心問題。

令人驚訝的是，LIGO最近觀測到了一個2.6太陽質量的黑洞候選體（事件GW190814，報導於《天體物理學雜誌通訊》896（2020）2，L44）。假設這是一個黑洞，而不是一顆異常巨大的中子星，那麼它來自哪裡？

太陽質量的黑洞特別耐人尋味，因為從傳統的恆星演化天體物理學來看，它們並不是預期中的黑洞。這種黑洞可能產生於早期宇宙（原始黑洞），也可能是由現有的中子星”嬗變”而來。有些黑洞可能早在恆星和星系形成之前就已經在早期宇宙中形成。這種原始黑洞可能構成暗物質的一部分或全部。如果一顆中子星捕獲了一個原始黑洞，黑洞就會從內部消耗中子星，將其變成一個太陽質量的黑洞。這個過程可以產生一個太陽質量的黑洞群，不管原始黑洞有多小。其他形式的暗物質可以在中子星內部積累，導致其最終坍縮成太陽質量黑洞。

發表在《物理評論快報》上的一項新研究推進了一項決定性的測試，以調查太陽質量黑洞的起源。這項工作由卡夫里宇宙物理與數學研究所（Kavli IPMU）研究員Volodymyr Takhistov領導，國際團隊包括加州大學聖地亞哥分校物理學傑出教授、天體物理學和空間科學中心主任George M. Fuller，以及加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授、卡夫里IPMU客座高級科學家Alexander Kusenko。

正如該研究討論的那樣，中子星被暗物質（微小的原始黑洞或粒子暗物質積累）吞噬後剩餘的”嬗變”太陽質量黑洞遵循原始宿主中子星的質量分佈。由於中子星的質量分佈預計在1.5個太陽質量左右達到峰值，因此較重的太陽質量黑洞不太可能來源於暗物質與中子星的相互作用。這表明，像LIGO探測到的候選事件，如果它們真的構成黑洞，則可能是來自早期宇宙的原始事件，從而極大地影響我們對天文學的理解。未來的觀測將利用這一測試來研究和識別黑洞的起源。

此前，同一個國際研究團隊也證明了小型原始黑洞對中子星的破壞可以帶來豐富的觀測信號，幫助我們理解重元素（如金和鈾）的起源和銀河系中心觀測到的511 keV伽馬射線過量等長期存在的天文學難題。