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韦布望远镜新发现:早期宇宙现巨型黑洞,或改写黑洞形成传统认知

   时间:2026-01-04 12:07:01 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

当天文学家将目光投向宇宙诞生初期的景象时,普遍预期会捕捉到星系与恒星处于萌芽阶段的模糊影像,而非完全成型的宇宙结构。然而詹姆斯・韦布空间望远镜的最新发现,却彻底颠覆了这一认知——在距离地球极遥远的宇宙深处,一个质量相当于5000万倍太阳的巨型黑洞,正孤独地悬浮于近乎空旷的星系中心,其周围恒星数量少得惊人。

这个被命名为阿贝尔2744-QSO1的星系,诞生于宇宙大爆炸仅7亿年后。按照传统天体物理学理论,黑洞本应由恒星坍缩形成,或是与恒星同步诞生。但QSO1的特殊之处在于,其恒星总质量远不足以支撑如此巨大的黑洞存在,这种矛盾现象迫使科学家重新审视黑洞的起源机制。剑桥大学研究团队成员指出:"这就像在沙漠中发现巨型喷泉,周围却找不到水源——传统理论完全无法解释这种反常现象。"

研究团队将突破口指向一个尘封半世纪的假说:原初黑洞理论。该理论由霍金与卡尔在1970年代提出,认为宇宙诞生初期极端的密度波动可能直接催生出黑洞,无需经过恒星演化阶段。尽管这类黑洞预期寿命短暂且质量微小,但研究团队通过超级计算机模拟发现,若原始黑洞质量达到5000万倍太阳量级,其周围气体坍缩形成的吸积盘可能加速物质吞噬过程,同时恒星爆炸产生的重元素反馈又能持续为黑洞提供"养料"。这种自洽的演化模型与韦布望远镜观测到的QSO1星系特征高度吻合——不仅黑洞质量匹配,连恒星数量与化学元素丰度都惊人相似。

模拟实验显示,当以大质量原初黑洞为"种子"时,其演化轨迹呈现独特模式:早期快速吸积阶段促使黑洞质量指数级增长,随后恒星开始在吸积盘外围形成。这种时空错位的演化过程,恰好解释了QSO1中黑洞质量远超宿主星系恒星总质量的现象。研究负责人强调:"新模型首次同时考虑了气体动力学、恒星形成与反馈效应的复杂相互作用,这是取得突破的关键。"

尽管观测数据与理论预测高度一致,但原初黑洞假说仍面临严峻挑战。常规模拟显示,早期宇宙密度波动产生的黑洞质量极少超过100万倍太阳,而QSO1中的黑洞质量却是这个数值的50倍。科学家推测,若原初黑洞诞生于宇宙密度异常高的区域,频繁的合并事件可能加速质量增长,但这种极端环境在现有模型中极难复现。更棘手的是,原初黑洞形成所需的极端能量爆发现象,在QSO1星系周边尚未检测到任何对应辐射源。

这项研究为宇宙学开辟了新方向。如果未来能发现更多类似QSO1的星系,特别是那些黑洞质量与恒星总质量严重失衡的系统,将彻底改变人类对黑洞起源的认知。当前研究团队正在改进模拟算法,试图纳入更多物理过程,以期揭开这个诞生于宇宙黎明时期的巨型黑洞的神秘面纱。

 
 
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