超大质量黑洞(SMBH)很难解释。这些庞大的奇点被认为是每个大星系的中心(我们的银河系有一个),但它们的存在有时会无法解释。据我们所知,当巨星坍缩时会形成黑洞。但这种解释并不能符合所有情况。

恒星坍缩理论很好地解释了大多数黑洞。在那个理论中,一颗比我们的太阳质量至少高五倍的恒星在其生命即将结束时开始耗尽燃料。由于恒星核聚变的向外压力是支持它抵抗来自其自身质量的向内引力的,因此当燃料耗尽时必然会抛射一些物质。

一颗恒星经历了一次超新星爆炸,然后坍塌成一个黑洞。天体物理学家认为超大质量黑洞以这种方式开始,并通过不断捕获其他物质而成长为巨大尺寸的黑洞。黑洞质量的不断增加,过程就像蜘蛛捕获猎物一样。

这种解释的问题是它需要很长时间才能形成。


斯巴鲁望远镜图像中的超大质量黑洞距地球130亿光年。这些古老的超大质量黑洞挑战了我们对黑洞如何形成的理解。

他们的直接坍塌理论认为,古老的超大质量黑洞在很短的时间内形成得非常迅速。突然,他们停止了成长。他们开发了一种新的数学模型来解释这些快速形成的古老黑洞。他们说,爱丁顿极限是一颗恒星向外辐射力与内向引力之间的平衡,起到了作用。

在这些直接坍塌的黑洞中,爱丁顿极限调节了质量增长,研究人员说,这些古老的黑洞甚至可以超过这个极限,他们称之为超级爱丁顿吸积。然后,由于其他恒星和黑洞产生的辐射,它们的生产停止了。

“超大质量黑洞只能在很短的时间内快速生长,然后在某些时候,由于其他黑洞和恒星产生的宇宙中的所有辐射,它们的生长停止了,”巴苏解释道。“这是直接崩溃的情况。”

“这是间接的观察证据,证明黑洞起源于直接坍塌,而不是来自恒星残骸,”巴苏说。

这一新理论为一段时间以来天文学中棘手的问题提供了有效的解释。巴苏认为,这些新结果可以用于未来的观测,以推断出我们宇宙中很早出现的超大质量黑洞的形成历史。