这个超大质量黑洞只能通过直接坍缩形成吗？

第三只手烈

艺术家对早期宇宙中一个活跃的超大质量黑洞的印象。鸣谢:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

据《今日宇宙》（布莱恩·科柏林）：几乎宇宙中的每个星系都包含一个超大质量黑洞。即使是几十亿光年之外的星系。这意味着超大质量黑洞形成于星系发展的早期。它们甚至可能是星系形成的引力种子。但是天文学家仍然不清楚这些巨大的引力怪兽是如何首次出现的。

有两个宽泛的想法。第一种被称为光种子模型，即新星系致密中心区域的大质量恒星度过了短暂的生命，死亡后成为黑洞，然后这些恒星质量的黑洞逐渐合并，随着时间的推移逐渐形成超大质量黑洞。第二种被称为重种子模型，在这种模型中，年轻的原星系中的致密气体和尘埃直接坍缩成为黑洞，初始质量为10万个太阳或更多，然后星系在其周围成熟。

第二个模型可以解释为什么我们在年轻的星系中看到如此多的大型黑洞，但它也违反了所谓的爱丁顿极限。随着物质坍缩形成恒星或黑洞，它也变热，由此产生的光和压力反推重力。引力最终获胜，但这需要时间。第一个模型没有违反爱丁顿极限，但它没有解释早期黑洞如何如此快速地增长如此巨大。由于没有太多的观测数据，天文学家只能依靠这些理论模型的变体，而这些理论模型一直没有定论。



黑洞的直接坍缩和逐渐增长。鸣谢:纳塔拉詹等人

在一项新的研究中，一组天文学家发现了一个早期黑洞，它如此巨大，以至于支持重种子模型。这是一颗类星体，名为UHZ1。类星体由活跃的超大质量黑洞提供动力，从它们的光度，你可以知道它们有多大。根据UHZ1的亮度，它的质量约为4000万个太阳，可能多达7000万个太阳。类星体的红移为z ~ 10.3，这意味着我们看到它的时候宇宙才刚刚4亿岁。那是在宇宙黑暗时代即将结束的时候，第一批恒星刚刚开始形成。

不知何故，UHZ1在极短的时间内变得超大质量。合并恒星质量黑洞的渐进方法无法在那个时间尺度上产生如此大的黑洞，或者至少不太可能。作者小心翼翼地指出，只有一个早期超大质量黑洞的例子，我们不应该妄下结论。但这是迄今为止重种子模型的最好证据。