詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現的“不可能”黑洞可能終於有了解釋

這仍然來自美國國家航空航天局的模擬，顯示了兩個超大質量黑洞在碰撞前相互盤旋時發出的光芒。

美國國家航空航天局的模擬顯示了兩個超大質量黑洞在碰撞前相互盤旋時發出的光芒。（圖片來源：美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心）

天文學家長期以來一直對超大質量黑洞感到困惑，這些黑洞似乎是在宇宙最早的時代完全形成的。現在，一篇新的論文表明，這些怪物黑洞可能是在大爆炸的黎明時作爲微小的原始“種子”出現的。

幾乎所有星系的核心都有超大質量黑洞。它們的大小從太陽質量的10萬倍到數十億太陽質量不等。最令人驚訝的是，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的觀測表明，這些巨星存在於宇宙黎明的邊緣，就在大爆炸後的幾億年，就在第一批恆星和星系開始形成之後。

超大質量黑洞出現得如此之早的挑戰是，我們只知道一種形成黑洞的方式：通過大質量恆星的死亡。恆星需要形成、生存、死亡和留下黑洞。然後，他們需要合併和積累新材料，以達到驚人的比例，所有這些都需要在極短的時間內完成。

這種不尋常的情況促使研究人員想出了快速構建巨型黑洞的聰明方法。在提交給《宇宙學與天體粒子物理學雜誌》的一篇論文中，研究人員提出了一個激進的解決方案：這些巨大的黑洞可能誕生於令人難以置信的早期宇宙。

在20世紀70年代，斯蒂芬·霍金提出，宇宙可能在大爆炸的最初幾分鐘自然產生了大量的小黑洞。這些黑洞不會來自恆星的坍縮；相反，它們將直接從早期混沌波動中壓縮到高密度的物質和能量中誕生。

霍金認爲，這些可能像小行星一樣小的黑洞會通過所謂的霍金輻射慢慢溶解，並在當今的宇宙中可見。幾十年的調查沒有發現這些原始黑洞的任何證據，所以我們知道，如果它們存在，它們一定只佔宇宙中所有物質的一小部分。

但這已經足夠了：研究人員發現，即使是一小部分原始黑洞也可以在1億年內生長。如果這些黑洞發現自己處於最密集的物質集合中，它們可能已經積累了足夠的物質，在JWST觀測到它們的時代達到超大質量狀態。

在這種情況下，巨大的黑洞——很可能甚至是銀河系中心的黑洞——在第一批恆星和星系形成後不會生長，而是與它們平行生長。在宇宙黑暗時代，也就是星光照耀整個宇宙之前，它們將獲得大部分質量。當第一批恆星點燃時，它們會與巨大的怪物共享宇宙。

在這個階段，這個想法只是一個假設。研究人員建議，這種黑洞生長模型應該被納入對第一批恆星和星系發展的模擬中，以瞭解這種情況的真實性。然後，他們可以將這些更真實的黑洞與觀測結果進行比較，看看這是否解釋了這個謎。

編丨瀟歌

圖丨網絡

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