日本發現超大質量黑洞形成新線索 相關研究報告日前發表于《英國皇家天文學會月刊》

超大質量黑洞的起源目前仍存在很多難以解釋的謎題。而據日本國立天文臺網站近日消息稱，科學家借助超級計算機的模擬，首次在重元素氣體云中發現了超大質量黑洞的“前身”，在這一理論中，超大質量黑洞的“前身”不僅吞噬了星際氣體，而且還吞噬了較小的恒星。相關研究報告日前發表于《英國皇家天文學會月刊》。

黑洞是宇宙中的龐然大物。一般認為，在所有星系的中心都存在超大質量黑洞，而橫亙在太陽系中央的超大質量黑洞幾乎比太陽大400萬倍。不過，超大質量黑洞的起源對天文學界來說依然存在很多紛爭。

此前一種流行理論是“直接坍塌模型”——僅含氫、氦兩種元素的氣體云會迅速收縮從而形成黑洞。不過該理論僅能解釋部分在早期宇宙中形成的超大質量黑洞的起源。因為如果還有碳和氧等較重的元素，就會改變氣體動力學，導致坍塌的氣體分裂成許多較小的云團。所以僅靠原始氣體的“直接坍塌論”，依然不能解釋為何目前觀測發現的超大質量黑洞數量會多于理論預測這一實際問題。

科學家也曾經使用大型計算機進行模擬，試圖對相關假說進行驗證，但計算機的性能不足導致一直沒有答案出爐。此次，天文學家利用日本國立天文臺的超級計算機“Aterui Ⅱ”進行了長期3D高分辨率模擬，以測試即使在重元素富集的氣體中，也可以形成超大質量恒星的可能性。

與此前理論預測相同，氣體云中心附近形成了大質量恒星，周圍的氣體快速分裂形成了較小的恒星。隨后的模擬中，較小的恒星與氣體一同向中心移動，與氣體云中心的大質量恒星發生了沖撞與合并——中心附近形成的大質量恒星得以高效成長。這些模擬結果導致了一顆質量比太陽大10000倍的大質量恒星形成，這也是研究人員第一次在富含重元素的云層中，形成了這么大的黑洞“前身”。

研究人員認為，這些超大質量恒星將繼續演化進而形成超大質量黑洞。而正是計算能力的進步，使得新模擬可以更詳細地研究氣體云中恒星的形成，讓科學家距離超大質量黑洞的起源更近了一步。