当科学家们借助先进设备回溯宇宙早期历史时，原本预期看到的是处于萌芽阶段的星系、初生的恒星以及尚未壮大的黑洞。然而，詹姆斯・韦布空间望远镜却带来了一项令人震惊的发现：在一个名为阿贝尔 2744-QSO1的星系中，存在一个几乎孤立存在的巨型黑洞，其周围鲜有恒星相伴。
这个诞生于宇宙大爆炸仅7亿年后的黑洞，质量却已达到太阳的约5000万倍。这一发现直接挑战了黑洞形成的传统认知，甚至引发了一种大胆的推测：部分黑洞可能在恒星出现之前就已形成。剑桥大学博士后研究员刘伯远（Boyuan Liu，音译）表示：“这就像一个未解之谜，传统理论认为恒星要么先于黑洞形成，要么与黑洞同步诞生。”
在标准天体物理学框架中，黑洞与恒星的形成紧密相连。恒星由气体云坍缩孕育，而黑洞则是在质量最大的恒星耗尽燃料后才会出现。随后，这些黑洞通过吞噬气体和相互合并逐渐成长。但这一过程需要漫长的时间，这也是科学家们难以解释宇宙早期为何会出现如此超大质量黑洞的关键原因。
宿主星系QSO1的存在让问题更加复杂。该星系的恒星质量极低，仅凭其中的恒星根本无法解释如此巨型黑洞的存在。研究人员指出，这构成了一个根本性矛盾：这个黑洞似乎在没有先形成正常星系的情况下，就已成长到巨大体量。
为了破解这一谜团，研究团队将目光投向了一个数十年前提出但未被证实的假说——原初黑洞。这一概念由史蒂芬・霍金与伯纳德・卡尔在20世纪70年代提出，认为这类黑洞并非由濒死恒星坍缩形成，而是在宇宙大爆炸后不久，直接由宇宙中极端的密度涨落演化而来。尽管这类黑洞若存在，绝大多数应体积微小且寿命短暂，但研究团队探索了另一种可能性：是否有一小部分原初黑洞得以幸存，并在特定条件下迅速成长。
他们构建了全新且精密的模拟模型，追踪原始原初黑洞周围气体的运动、恒星在其附近的形成过程，以及恒星死亡后释放的物质如何为黑洞提供“养分”。在这些模拟中，研究人员以一个质量约为太阳5000万倍的大质量原初黑洞为“种子”，观察气体向黑洞的流入、周边恒星的形成轨迹，以及恒星爆炸产生的物质如何长期反哺黑洞生长。
与早期简化模型不同，新模拟同时考虑了多种相互作用的物理过程。当研究团队将模拟结果与韦布望远镜的实际观测数据对比时，发现二者高度一致——不仅黑洞质量吻合，QSO1周围探测到的恒星数量和化学元素构成也与模拟相符。刘伯远补充道：“这些新观测结果是传统黑洞形成理论难以解释的，这也让早期宇宙中存在大质量原初黑洞的可能性更可信。”
尽管这项研究并未证实QSO1中的黑洞起源于原初黑洞，但它表明这种假说与观测结果一致。研究人员表示，这一结论令人振奋，因为标准模型完全无法解释这个特殊天体。未来，他们计划进一步优化模拟模型，并与韦布望远镜的新发现进行比对。若能发现更多类似QSO1的星系，或许能为“部分超大质量黑洞并非恒星演化的终末产物，而是诞生于宇宙之初”的观点提供关键证据。
然而，仍有一些问题亟待解决。例如，在常规原初黑洞模拟中，形成的天体质量很少超过100万倍太阳质量，远小于QSO1中那个约5000万倍太阳质量的黑洞。这意味着，在常规假设下，原初黑洞的成长速度难以形成如此极端的天体。一种可能的解释是，原初黑洞可能形成于早期宇宙中密度极高的区域，通过相互合并加速质量增长，但这一过程目前仍不明确，且难以通过模型精准模拟。
另一个未解之谜是，原初黑洞的形成可能需要高强度的高能辐射爆发作为条件，但目前在QSO1附近尚未探测到任何此类辐射源。
