宇宙诞生后的最初数亿年被称为“黑暗时代”，第一批恒星的形成与演化在此期间悄然展开。如今，借助詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的观测数据，科学家可能找到了解开超大质量黑洞起源之谜的关键线索——一种质量可达太阳数千倍的“巨兽恒星”或许曾短暂存在于早期宇宙中，并在消亡后直接坍缩为黑洞。
这一突破性发现源于对遥远星系GS3073的化学成分分析。研究团队发现，该星系中氮与氧的比例异常偏高，达到0.46，远超现有理论对恒星或超新星爆发产物的预期范围。哈佛-史密松天体物理中心的德韦什·南达尔指出：“这种化学丰度模式如同宇宙的指纹，唯一与之匹配的只有质量超过太阳1000倍的原初恒星。”
传统理论认为，超大质量黑洞的形成需要漫长的时间积累，但观测显示，大爆炸后不到10亿年，宇宙中已存在活跃的类星体（由超大质量黑洞驱动的明亮天体）。这一矛盾促使科学家重新思考早期宇宙的恒星演化路径。新模型表明，在致密且湍动的冷气体环境中，可能自然形成质量介于太阳1000至10000倍之间的恒星。这类恒星寿命极短（约25万年），但氦燃烧阶段可持续数百万年，期间通过特殊核反应产生大量氮元素，最终直接坍缩为黑洞，而非以超新星爆发结束生命。
GS3073的观测数据为这一理论提供了直接支持。该星系中心存在一个正在吸积物质的黑洞，其质量与早期巨兽恒星坍缩的预测值相符。研究人员强调，这种氮富集现象仅出现在特定质量范围内——低于1000倍或高于10000倍太阳质量的恒星均无法产生相同特征。这一发现不仅解释了早期超大质量黑洞的快速形成机制，还揭示了第一代恒星如何通过化学增丰影响星系演化。
随着JWST持续探测更遥远的宇宙，科学家预计将发现更多具有类似化学异常的星系。这些观测结果有望进一步证实：在宇宙黎明时期，巨兽恒星如同“种子”般播撒了今日超大质量黑洞的起源，并推动了年轻宇宙从简单元素向复杂化学组成的转变。
