首批類星體形成之謎破解 顛覆超大質量黑洞起源看法

宇宙中最早的類星體是如何形成的?這一謎團已經困擾科學家近20年。現在，英國天體物理學家在最新一期《自然》雜志發表論文稱，他們已經找到答案：第一批類星體是在早期宇宙中罕見氣層的劇烈湍流條件下自然形成的。最新研究還顛覆了多年來人們對宇宙中第一個超大質量黑洞起源的看法。

類星體，是類似恒星天體的簡稱，是其中心黑洞猛烈吞噬周圍物質而形成的耀眼天體。由于有超大黑洞“供應”能量，類星體也是宇宙中最明亮的天體之一。科學家們此前發現，在宇宙大爆炸后不到10億年的時間里，由超大質量黑洞驅動的200多個類星體就已存在，為什么它們能誕生的如此之早?

樸茨茅斯大學丹尼爾·沃倫博士領導的團隊在最新研究中給出了答案：第一批類星體是在早期宇宙中罕見氣層的劇烈湍流條件下自然形成的。

幾年前，超級計算機模擬表明，早期類星體可能在罕見、寒冷且強大的氣流交匯處形成。那時，在直徑10億光年的廣袤太空中，只有十幾個這樣的類星體零星存在，但黑洞誕生時的質量達到太陽質量的10萬倍。

天體物理學家此前一直認為，1萬到10萬倍太陽質量的恒星形成于早期宇宙中，但僅在特殊環境——如強紫外線背景或氣體和暗物質之間的超音速氣流下形成。然而，這樣的環境與第一批類星體形成時的湍流云層沒有相似性。

在最新研究中，沃倫等人借助計算機模擬發現，第一批類星體形成時的湍流云層可創造自己的超大質量恒星：冷氣流在云層中引發湍流，阻止正常恒星形成，隨著云層不斷變大并在自身重量作用下發生災難性塌縮，形成兩顆巨大的原始恒星：質量分別為太陽質量的3萬和4萬倍。

沃倫總結道：“在宇宙黎明之后，即第一批恒星形成時，可形成類星體的原始云層也能創造出自己的大質量天體。這一發現特別令人興奮，因為它推翻了20年來人們對宇宙中第一個超大質量黑洞起源的看法。”