詹姆斯·韦伯望远镜发现的“不可能”黑洞可能终于有了一个解释

詹姆斯·韦伯太空望远镜的奇特观测似乎显示出宇宙诞生之初就存在巨大的黑洞。新的研究可能会解释它们是如何通过原始“种子”形成的。

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长期以来，天文学家一直对超大质量黑洞感到困惑，这些黑洞似乎在宇宙最早的时期就已经完全形成。现在，一篇新论文表明，这些巨大的黑洞可能是在大爆炸黎明时作为微小的原始“种子”出现的。

几乎所有星系的核心都存在超大质量黑洞。它们的大小从大约太阳质量的10万倍到数十亿太阳质量不等。最令人惊讶的是，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测表明，这些巨人存在于宇宙黎明的边缘，即大爆炸后仅几亿年，就在第一次爆炸之后恒星和星系开始形成。

超大质量黑洞如此早出现的挑战是，我们只知道形成黑洞的一种方法：通过大质量恒星的死亡。恒星需要形成、生存、死亡并留下黑洞。然后他们需要合并和积累新材料以达到巨大的比例——所有这一切都在非常短的时间内完成。

这种不寻常的情况促使研究人员想出快速建造巨型黑洞的巧妙方法。在提交给《宇宙学与天体粒子物理学杂志》的一篇论文中，研究人员提出了一个激进的解决方案：这些巨大的黑洞可能诞生于极其早期的宇宙中。

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20 世纪 70 年代，史蒂芬·霍金提出，宇宙可能在大爆炸的最初时刻自然产生了大量的微小黑洞。这些黑洞不会来自恒星的塌缩；相反，它们会直接从早期时代的混沌波动中被压缩到高密度的物质和能量中诞生。

霍金认为，这些黑洞可能像小行星一样小，它们会通过所谓的“霍金辐射”慢慢溶解，并在当今的宇宙中可见。几十年的调查还没有发现这些原始黑洞存在的任何证据，所以我们知道，如果它们存在，它们一定只占宇宙中所有物质的一小部分。

但这已经足够了：研究人员发现，即使是一小部分原始黑洞也可以在一亿年的时间里不断增长。如果这些黑洞发现自己处于最密集的物质集合中，那么它们可能会吸积足够的物质，从而在 JWST 观测到它们的时代达到超大质量状态。

在这种情况下，巨大的黑洞——甚至很可能位于银河系中心的黑洞——不会在第一批恒星和星系形成后生长，而是与它们平行。它们的大部分质量是在宇宙黑暗时代，也就是星光普照整个宇宙之前的时期获得的。当第一批恒星点燃时，它们会与巨大的怪物共享宇宙。

在这个阶段，这个想法还只是一个假设。研究人员建议，应该将这种黑洞生长模型纳入对第一批恒星和星系发展的模拟中，以了解该场景的真实性。然后，他们可以将那些更真实的黑洞与观测结果进行比较，看看这是否可以解释这个谜团。