Quanta揭示黑洞新发现，改写宇宙历史研究

自从2021年詹姆斯・韦伯太空望远镜（JWST）发射升空，天文学家们就像拿到了一把能看透宇宙童年的“放大镜”。

本来是想搞清楚宇宙最初十亿年里星系是怎么形成的，没成想，它居然拍到了个颠覆常识的“大家伙”。

而这个家伙正在改写宇宙的历史，这究竟怎么回事？

2023年以色列本-古里安大学的天文学家卢卡斯・富尔塔克，在JWST拍摄的图像里发现了三个不起眼的红点。

当时他正在研究“引力透镜”现象，就是远处天体的光被中间的星系和暗物质掰弯，像透过玻璃看东西似的，能让更远的天体显形，有时候还会形成多个倒影。

富尔塔克本来在画那些被拉成香蕉状的星系斑块，结果一眼瞥见这三个红点：它们没被拉伸，圆溜溜的，跟周围被扯变形的星系完全不一样。

他当时就琢磨，这肯定不是星系，星系哪能这么小这么圆？说不定是个黑洞。

接下来的半年里，富尔塔克和团队让JWST对着这三个红点足足观测了40小时，分析光的颜色（也就是光谱）。

结果出来吓一跳：这个被命名为QSO1的天体，居然是个质量相当于5000万个太阳的黑洞，直径最多100光年。

而它存在的时间，距离宇宙大爆炸才7.5亿年，要知道现在宇宙都快140亿岁了，这相当于在人类婴儿时期就发现了一个体型堪比成年人的巨人。

更让人惊讶的是，这个黑洞居然是“裸”的。

按照以前的教科书理论，黑洞得先有星系：星系里的大恒星烧完燃料坍缩成小黑洞，这些小黑洞再合并、吸气体，慢慢长成大黑洞。

可QSO1周围连星系的影子都没有，剑桥大学的天体物理学家罗伯托・马约利诺说：“这完全超出了正常范围，太令人兴奋了，信息量太大了。”

科尔比学院的戴尔・科切夫斯基也说：“它在突破我们以为可能的边界。”

当然不是所有人都立马相信这是个黑洞，毕竟JWST已经发现了300多个类似的“小红点”，两年里大家一直吵：这些红点到底是黑洞，还是长得奇怪的星系？

今年八月就有个研究团队说，分析了100多个小红点，觉得它们只是特殊星系，不是黑洞。

但依旧难以说服，于是就有其他团队投入研究，誓要查清“它”的身份。

为了搞清楚QSO1的真实身份，2024年12月，马约利诺团队又让JWST对着它观测了10小时，这次直接放大到像素级，每个像素的光都分析了一遍。

结果更明确了：围绕QSO1的热气体在疯狂旋转，就像地球绕太阳转一样，说明中心有个超大质量的东西拽着它们。

而且算下来，黑洞至少占了QSO1质量的三分之二，剩下的是气体，可能还有一点点恒星。

爱尔兰梅努斯大学的约翰・里根甚至觉得保守了，说黑洞可能占90%。

更关键的是，那些气体居然是纯氢，这可是大爆炸时期就有的元素，恒星会把氢变成更重的元素，这说明QSO1可能在恒星大量诞生前就存在了。

巴黎天体物理研究所的玛塔・沃隆特里说：“最合理的解释是，黑洞在星系形成前就有了。”

现在最大的疑问是：这个黑洞是怎么来的？传统的恒星坍缩肯定不行，宇宙才7.5亿年，哪有时间让小黑洞合并成5000万个太阳质量的大家伙？

马约利诺团队倾向于霍金1971年的假说：大爆炸时，宇宙有些地方密度特别高，这些高密度区域直接坍缩成了黑洞，之后慢慢吸气体长大，变成了QSO1这样的。

沃隆特里也觉得这合理，但也说：“接下来六个月里，肯定会有上千人提出其他理论。”

还真不用等六个月，耶鲁大学的普里亚姆瓦达・纳塔拉詹早就提出了两种可能：一种是大爆炸后的致密黑子没直接坍缩，而是变成气体云，因为大爆炸的残留辐射，这些云没冷却成恒星，最后直接坍缩成黑洞，纽约大学的文泽尔・秦还把这种叫“不太原始的黑洞”。

另一种是QSO1其实来自一个短命的星系，这个星系快速形成，里面的恒星坍缩成大黑洞，之后其他恒星全消失了，就剩这个黑洞。

不过这两种理论跟QSO1的情况也不是完全契合，唯一能排除的，就是教科书里那种“恒星坍缩-合并-长大”的路子。

而且QSO1也不是JWST发现的唯一一个“非主流”黑洞。

之前在UHZ1星系里也发现过一个，那个星系形成于大爆炸后不到5亿年，结合钱德拉X射线天文台的数据，纳塔拉詹团队发现它也是“黑洞比星系显眼”，推测它是气体云跳过恒星阶段直接坍缩来的，这个理论说不定也能解释QSO1。

里根说的一句话特别形象：以前我们研究宇宙，就像只见过成年人和青少年，然后基于这些构建理论。

现在看到这些小红点，就像突然发现了蹒跚学步的幼儿，它们跟我们熟悉的完全不一样，“像疯子一样四处乱跑”。

其实这就是科学的魅力，我们以为自己懂了，却总被新发现打破认知。

JWST还在继续观测，未来肯定还会有更多“颠覆常识”的发现，而每一个发现，都是我们离宇宙起源真相更近一步的脚印。

毕竟宇宙的故事比我们想象的要精彩得多，而我们才刚刚翻开它最开头的几页。