天文学家长期以来对超大质量感到困惑它们似乎在宇宙最早的时代就已完全形成。现在,一篇新论文表明,这些巨大的黑洞可能是在宇宙诞生之初就出现的。作为微小的、原始的“种子”。
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,观察()揭示了这些巨人存在于宇宙黎明的边缘,即大爆炸后几亿年,就在第一批恒星和星系开始形成之后。
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。在提交的论文研究人员向《宇宙学和天体粒子物理学杂志》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。
霍金提出,这些黑洞可能像小行星一样小,会通过所谓的“黑洞”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——甚至很可能是——不会在第一批恒星和星系形成后生长,而是与它们平行生长。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。