
根据我们对黑洞形成的了解,早期宇宙中一个巨大的黑洞比它的年龄应该大得多。那么,有没有其他方法可以制造黑洞呢?
2023 年,天文学家使用詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 和钱德拉 X 射线天文台发现了 UHZ1,这是一个巨大黑洞的所在地,当宇宙只有 4.7 亿年时就存在。

UHZ1 的黑洞重约 4000 万太阳质量。虽然这比探测到的最大超大质量黑洞要小得多,但考虑到它在宇宙历史上出现的时间有多早,它仍然是一个大问题。

事实上,它太大了。已知的唯一产生黑洞的方法是通过大质量恒星的死亡。当大恒星死亡时,它们会留下质量高达太阳几十倍的黑洞。从那里,它们可以通过与其他黑洞合并并从周围环境中吸积物质来长成巨大的比例。
这一切都很好,但 UHZ1 和它的一些朋友的问题在于,没有足够的时间从小种子变成超大怪物。黑洞的增长受到一种叫做爱丁顿速率的东西的限制。当物质落入黑洞时,它会压缩、加热并发出辐射。这种辐射可以防止更多物质过快地落入;它就像一个天然阀门,让任何黑洞都保持缓慢而稳定的饮食。
要使 UHZ1 诞生于恒星质量黑洞,它吸积物质的速度必须超过爱丁顿速率所允许的速度。尽管在某些情况下有可能突破爱丁顿极限,但它必须保持这个速度超过 1 亿年,这让可信度变得紧张。
所以也许 UHZ1 不是从恒星的死亡中诞生的。也许更大的东西自己坍塌,创造了一个足够大的种子,可以在足够短的时间内长成超大质量的状态。
但有一个问题:我们不知道如何在早期宇宙中产生那么多的紫外线辐射。最方便的紫外线辐射源是恒星,而恒星供不应求......在星星出现之前。
近年来,天体物理学家提出了各种建议来保持氢气云的加热。一些想法依靠宇宙黎明时的第一颗恒星来加热附近的团块。其他的则更奇特,依赖于暗物质的假设形式,这些暗物质可以在宇宙的早期、令人陶醉的日子里转化为辐射。
归根结底,我们不确定巨大的黑洞是如何在早期宇宙中变得如此巨大的。它可能来自直接崩溃;它可能来自一些奇特的过程;它可能来自我们还没有弄清楚的东西。但这正是像 JWST 这样的工具如此有用的原因:它们创造了神秘感,但希望它们也有助于解开这些谜题。