黑洞「直接坍塌」或將解釋神秘類星體的形成
宇宙最早的恆星和星系形成不久，我們發現首批類星體在射電至X射線的電磁光譜中，它們是極端發光的輻射源。僅有超大質量黑洞可能作為這些宇宙龐然大物的引擎，而對於類星體、耀變體和活動星系核（AGNs）都支持這一觀點。這裡存在一個問題：當時不可能非常快地製造如此大體積的一個黑洞，來解釋我們所看到的年輕類星體。今年，科學家發現了黑洞直接崩塌的第一證據，它可能會幫助我們長期以來尋求的答案。
通常情況下，幾乎所有「活動星系（active galaxies）」中心區域都存在著超大質量黑洞，但僅有少量星系會釋放與類星體或者活動星系核有關的強烈輻射。主流觀點認為，超大質量黑洞將吞噬物質，對物質進行加速和加熱，導致物質電離化並釋放光線。基於我們所觀測到的光線，我們能夠成功地推斷出星系中心黑洞的質量，它的質量會達到太陽的數十億倍。即使是最早期的類星體，例如：J1342+0928，在宇宙大爆炸之後6.9億年將釋放8億顆太陽的總質量，當時宇宙的年齡僅是當前的5%。
圖中是宇宙最遙遠的X射線噴射流，它源自類星體GB 1428，從地球的視角觀測，它與類星體S5 0014+81具有相同的距離和年齡，都距離地球120億光年之遙。
如果你以傳統方式試圖形成一個黑洞，通過讓超大質量恆星演變為超新星，形成小型黑洞，並將它們融合在一起，那麼你就會遇到問題。恆星形成是一個劇烈的過程，當核聚變發生時，強烈的輻射將燃燒耗盡剩餘氣體，否則將形成日益增多的大質量恆星。從附近的恆星形成區域到我們所觀測到的最遠區域，這一過程似乎仍在進行之中，阻止具有一定質量恆星的形成。
我們有一個非常強大和引人注目的標準模型——超新星爆炸，引力交互作用，通過合併和增積逐漸增長。但是我們所看到的早期類星體質量太大，很難進行解釋。其他形成黑洞的已知途徑，例如：合併中子星，也無法解釋該現象。然而，直接觀測到黑洞坍塌可能進行解釋，該觀點通過2017年發現的3個證據可以進一步驗證：一是發現超年輕的類星體，如：J1342+0928，它存在擁有太陽質量數百萬倍的黑洞；二是理論進程表明，如果黑洞直接坍塌的情況是真實的，我們可以形成較早期的「黑洞種子」，其質量是超新星形成時的1000倍；三是發現最早期恆星通過直接坍塌變成黑洞，將驗證這一過程。
正常情況下，它們是宇宙中演變成為黑洞的最熱、最年輕、最大質量的新生恆星，宇宙早期階段存在大量類似的星系，但是也存在完全由氣體、灰塵和暗物質構成的大量原星系，迄今其內部沒有恆星。在巨大的宇宙空間中，我們甚至找到這樣的成對星系：一個星系在不斷地形成恆星，另一個星系迄今未形成任何一顆恆星。在距離地球非常遙遠的CR7星系中，存在著大量年輕恆星，並且一個鄰近釋放光線氣體區域不可能在其中形成一顆單獨的恆星。
今年3月份發表的一份理論研究報告中引入了一種機制，表明存在黑洞直接坍塌的證據。一個年輕發光的星系能夠照亮鄰近的同伴星系，從而阻止其內部氣體分解形成小型團狀結構。通常情況下，這些小型團狀結構坍塌形成個別恆星，但是如果不能形成這些團狀結構，則可以將大量氣體變成一個束縛結構。之後引力產生作用，使這個黑洞形成10萬倍的太陽質量，或許可達到太陽質量的100萬倍。
有許多理論機制被證實是非常有趣的，然而，當涉及到真實的物理環境時，這些理論機制並不支持，是否存在黑洞直接坍塌呢？目前，我們可以很肯定地回答這個問題：是的，由於宇宙最早的恆星質量較大，已演變為超新星，我們很難觀測到它們的存在，沒有爆炸，沒有亮度增強。僅是一顆恆星在一瞬間被黑洞所替代，正如哈勃該太空望遠鏡所觀測的前後結果，宇宙中毫無疑問地存在著物質直接坍塌在黑洞之中。（葉傾城）
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