超大質(zhì)量黑洞的起源目前仍存在很多難以解釋的謎題。而據(jù)日本國(guó)立天文臺(tái)網(wǎng)站近日消息稱，科學(xué)家借助超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬，首次在重元素氣體云中發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量黑洞的“前身”，在這一理論中，超大質(zhì)量黑洞的“前身”不僅吞噬了星際氣體，而且還吞噬了較小的恒星。相關(guān)研究報(bào)告日前發(fā)表于《英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。

黑洞是宇宙中的龐然大物。一般認(rèn)為，在所有星系的中心都存在超大質(zhì)量黑洞，而橫亙?cè)谔��?yáng)系中央的超大質(zhì)量黑洞幾乎比太陽(yáng)大400萬(wàn)倍。不過(guò)，超大質(zhì)量黑洞的起源對(duì)天文學(xué)界來(lái)說(shuō)依然存在很多紛爭(zhēng)。

此前一種流行理論是“直接坍塌模型”——僅含氫、氦兩種元素的氣體云會(huì)迅速收縮從而形成黑洞。不過(guò)該理論僅能解釋部分在早期宇宙中形成的超大質(zhì)量黑洞的起源。因?yàn)槿绻�還有碳和氧等較重的元素，就會(huì)改變氣體動(dòng)力學(xué)，導(dǎo)致坍塌的氣體分裂成許多較小的云團(tuán)。所以僅靠原始?xì)怏w的“直接坍塌論”，依然不能解釋為何目前觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的超大質(zhì)量黑洞數(shù)量會(huì)多于理論預(yù)測(cè)這一實(shí)際問(wèn)題。

科學(xué)家也曾經(jīng)使用大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，試圖對(duì)相關(guān)假說(shuō)進(jìn)行驗(yàn)證，但計(jì)算機(jī)的性能不足導(dǎo)致一直沒(méi)有答案出爐。此次，天文學(xué)家利用日本國(guó)立天文臺(tái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“Aterui Ⅱ”進(jìn)行了長(zhǎng)期3D高分辨率模擬，以測(cè)試即使在重元素富集的氣體中，也可以形成超大質(zhì)量恒星的可能性。

與此前理論預(yù)測(cè)相同，氣體云中心附近形成了大質(zhì)量恒星，周?chē)�的氣體快速分裂形成了較小的恒星。隨后的模擬中，較小的恒星與氣體一同向中心移動(dòng)，與氣體云中心的大質(zhì)量恒星發(fā)生了沖撞與合并——中心附近形成的大質(zhì)量恒星得以高效成長(zhǎng)。這些模擬結(jié)果導(dǎo)致了一顆質(zhì)量比太陽(yáng)大10000倍的大質(zhì)量恒星形成，這也是研究人員第一次在富含重元素的云層中，形成了這么大的黑洞“前身”。

研究人員認(rèn)為，這些超大質(zhì)量恒星將繼續(xù)演化進(jìn)而形成超大質(zhì)量黑洞。而正是計(jì)算能力的進(jìn)步，使得新模擬可以更詳細(xì)地研究氣體云中恒星的形成，讓科學(xué)家距離超大質(zhì)量黑洞的起源更近了一步。

總編輯圈點(diǎn)

黑洞是宇宙中最大的謎團(tuán)之一，人類對(duì)其的了解恐怕只是冰山一角。好在天文學(xué)家正在不斷推進(jìn)對(duì)它們的認(rèn)知，新發(fā)現(xiàn)層出不窮。比如，美國(guó)激光干涉儀引力波天文臺(tái)今年4月宣布，與歐洲“處女座”引力波天文臺(tái)聯(lián)合探測(cè)到與眾不同的引力波信號(hào)，它們來(lái)自質(zhì)量迥異的黑洞發(fā)生的碰撞。除了直接探測(cè)引力波，計(jì)算機(jī)模擬也是研究黑洞的重要方式——對(duì)于目前難以通過(guò)直接探測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證的黑洞理論，計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果可以給天文學(xué)家提供重要啟發(fā)。