潛伏在大多數(shù)星系中心的超大質(zhì)量黑洞，包括我們自己的星系，被認(rèn)為是通過吞噬數(shù)十億年的物質(zhì)而變大的。但一項(xiàng)新的研究表明，它們可能走了一條捷徑，以一顆假想的原始超大質(zhì)量恒星為起點(diǎn)，它的體積遠(yuǎn)大于今天的任何一顆恒星，并在一顆巨大的超新星中爆炸。
根據(jù)黑洞的質(zhì)量，黑洞主要分為兩類。有恒星質(zhì)量的黑洞，質(zhì)量約為太陽的五倍到幾十倍之間。當(dāng)某些恒星耗盡其燃料供應(yīng)并自我崩潰時(shí)，就會形成這些黑洞。在尺度的另一端，則是超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量為數(shù)百萬甚至數(shù)十億個(gè)太陽的質(zhì)量。
一般認(rèn)為，前者經(jīng)過數(shù)十億年成長為后者，因?yàn)樗鼈兺淌闪藟m埃、氣體、恒星、行星、其他黑洞，以及其他任何太過接近的東西。越來越多的證據(jù)表明，有一類新的黑洞被稱為中等質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量在太陽的100到10000倍之間，從而支持了這一假說。
不幸的是，故事并不那么簡單。早期恒星的頂點(diǎn)似乎在100到200個(gè)太陽質(zhì)量之間，如果它們坍縮成黑洞，它們需要在很長一段時(shí)間內(nèi)吞噬大量的物質(zhì)才能成長為超大質(zhì)量的怪物。在很多情況下，周圍根本沒有足夠的 "食物"。另外，觀測表明，這些巨大的黑洞在宇宙的生命期中出現(xiàn)得相當(dāng)早，所以從字面上看，應(yīng)該沒有足夠的時(shí)間讓它們通過這種方法長成那么大。
關(guān)于超大質(zhì)量黑洞的起源故事，天文學(xué)家們正在進(jìn)行大量的調(diào)查，但有一種耐人尋味的可能性是，它們走了一條捷徑，誕生于質(zhì)量在數(shù)萬個(gè)太陽范圍內(nèi)的 "超大質(zhì)量 "恒星。這些絕對意義上的野獸會比我們所見過的任何恒星都要巨大得多，由于物理學(xué)上而言它們的存在可能是值得商榷的。不過，這也同時(shí)是一個(gè)方便的解釋。
"早期宇宙中可能存在少量的原始恒星，其質(zhì)量為數(shù)萬個(gè)太陽質(zhì)量，"該研究的作者Ke-Jung Chen說。"它們很可能是星系中超大質(zhì)量黑洞的祖先，因?yàn)楹诙捶N子的質(zhì)量越大，吞噬周圍物質(zhì)的效率越高。黑洞不需要保持很高的吸積率就能快速成長！"
棘手的是找到它們的直接證據(jù)，因?yàn)槿绻鼈冋娴拇嬖冢鼈兒芸赡茉跀?shù)十億年前就已經(jīng)全部坍塌成黑洞了。大多數(shù)超大質(zhì)量恒星理論的支持者預(yù)測它們會直接坍塌，而不會變成超新星--但Chen不同意這種說法。
在2014年的一篇論文中，Chen概述了一個(gè)模型，說明一顆約55000太陽質(zhì)量的原始超大質(zhì)量恒星如何經(jīng)歷由爆炸性氦燃燒引起的超新星。在新的研究中，Chen和他的團(tuán)隊(duì)模擬了這種事件的輻射動力學(xué)，并發(fā)現(xiàn)它們應(yīng)該在事件發(fā)生后的幾十年內(nèi)發(fā)出發(fā)光的光芒。由于紅移現(xiàn)象，宇宙的膨脹會使光的波長向光譜的紅色端延伸，這將會顯得非常紅。
最有趣的是，這應(yīng)該在即將到來的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等近紅外調(diào)查中可見。該團(tuán)隊(duì)表示，這意味著我們很快就能探測到這些超大質(zhì)量恒星超新星的余暉，并驗(yàn)證這一假設(shè)。當(dāng)然，也可能我們什么也發(fā)現(xiàn)不了，只能默默地一個(gè)個(gè)把它們從名單上劃掉。無論如何，這都是另一個(gè)讓人興奮的理由，期待已久的 "哈勃"的繼任者的推出希望可以幫我們解答這一疑問。
該研究發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會月刊》雜志上。
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