无限星系揭秘，黑洞形成新理论获证据

据《连线》杂志7月22日消息，耶鲁大学和哥本哈根大学联合团队通过詹姆斯·韦伯太空望远镜，在135亿光年外发现一个形似无限符号的碰撞星系系统——"无限星系"。这一发现可能包含宇宙首批超级黑洞形成的直接证据，挑战了恒星坍缩形成黑洞的传统理论。研究成果发表在《天体物理学杂志通讯》。

该星系系统形成于宇宙大爆炸后仅4.7亿年，其独特结构由两个螺旋星系碰撞融合而成。从地球视角看，星系盘交汇形成躺倒的"8"字形，因此被研究团队赋予"无限星系"的昵称。通过钱德拉X射线天文台的补充观测，科学家在星系结构中识别出至少两个已合并的黑洞（图像中黄色点），以及在碰撞交点处发现一个疑似超级黑洞的致密气体区域（绿色点）。

"我们可能首次观测到直接坍缩黑洞的迹象，"耶鲁大学天文学与物理学教授、论文合著者皮特·范多库姆解释。传统理论认为黑洞由大质量恒星燃料耗尽后引力坍缩形成，但这无法解释早期宇宙为何存在如此多超级黑洞——它们形成时间似乎早于第一代恒星演化周期。

为解决这一矛盾，天文学家提出"直接坍缩"假说：早期宇宙中致密气体云可不经过恒星阶段直接坍缩形成黑洞。这种机制能在短时间内形成超大质量黑洞，却一直缺乏观测证据。"无限星系的碰撞过程中，两个星系的气体受到剧烈冲击压缩，可能形成足够致密的气团并直接坍缩为黑洞，"范多库姆补充道，"尽管此类碰撞事件罕见，但早期宇宙中类似的极端气体密度环境可能普遍存在。"

研究团队指出，该系统中潜在的第三个黑洞（绿色点）可能就是直接坍缩形成的产物。通过分析其X射线辐射特征，发现它的质量远超恒星坍缩形成的黑洞，且周围缺乏恒星形成的迹象，符合直接坍缩理论预测。如果得到证实，这将是人类首次观测到这种新型黑洞形成方式。

目前存在其他解释：该绿色点可能是被星系碰撞驱逐的黑洞，或存在第三个未被观测到的星系。"我们不能说发现了直接坍缩黑洞，但新数据增强了这种可能性，同时排除了部分竞争解释，"范多库姆在NASA博客中表示。

这项发现为理解宇宙早期结构形成提供了新视角。超级黑洞被认为是星系形成的引力核心，其形成机制直接影响星系演化路径。詹姆斯·韦伯望远镜的超高分辨率成像能力，使天文学家得以窥探宇宙黎明时期的极端天体物理过程。未来，研究团队计划通过光谱分析精确测量该区域的气体密度和黑洞质量，以验证这一突破性理论。