黑洞概念图 图片来源：NASA

加拿大西部大学（Western University）的天体物理学家已经找到了黑洞形成的直接证据，这些黑洞不需要从恒星残骸中产生，而是另有其它途径。这一发现可能帮助科学家们理解在宇宙历史的早期阶段存在的极其巨大的黑洞是如何形成的。

来自西部大学物理和天文学系的Shantanu Basu和Arpan Das对观测到的超大质量黑洞的质量和光度的分布首次作出了科学解释。这一成果近日发表在《天体物理学》上。

科学家们建立了一个模型，该模型基于一个非常简单的理论假设：超大质量的黑洞在极短时间内以极快速度形成，然后突然停止。这一理论认为，当一颗非常大的恒星的内部突然坍缩时，黑洞就会出现。这个理论与目前人们普遍认为的黑洞形成机制——黑洞是由大质量恒星的残骸形成——有明显不同。

“这是一个间接的观测证据，表明黑洞起源于直接的塌缩，而不是由恒星的残骸演变而成。”Basu说。他是西部大学天文学教授，是国际公认的恒星形成和原行星盘演化早期阶段方面的专家。

Basu和Das通过计算有限时间内形成的超大质量黑洞的质量函数，从而建立了新的数学模型。质量增长可以通过辐射和引力平衡设定的埃丁顿极限来调节，甚至可以通过一个适度的因数来涵盖它。

“超大质量黑洞只有很短的时间快速生长，然后在某些时候，由于其它黑洞和恒星产生的辐射，它们的生长戛然而止。”Basu解释说，“这是恒星内部直接坍塌的情况。”

在过去的十年中，许多质量比太阳大十亿倍的超大质量黑洞在高“红移”时被发现，这意味着它们在大爆炸后的8亿年内就存在于我们的宇宙中。这些年轻且非常大的黑洞的存在，质疑了我们一直以来对黑洞形成和生长原理的认识。在直接坍塌的情况下，其所允许的初始质量比标准恒星残骸的质量要大得多，并且可以在很长的时间段内很好地解释观测结果。这一新的理论模型证明这种由恒星直接坍塌形成的黑洞确实是在早期宇宙中产生的。

Basu认为，这些新的观点可以在未来的观测中进行进一步验证，从而更清晰地描述宇宙早期那些极大质量黑洞的形成历史。（吕小羽编译）

相关论文信息：http://doi.org/ 10.3847/2041-8213/ab2646