专栏作家和太空 星系及其超大质量黑洞是共同演化的，但到底哪个先来是一个持续的问题。专栏作家利亚·克雷恩表示，现在我们可能终于有了答案。利亚·克雷恩 2026年6月15日 Facebook / Meta Twitter / X图标 Linkedin Reddit 邮件 这个星系中心的黑洞是在星系形成之前就开始存在的吗？NASA，欧洲空间局，斯特西研究所，AURA；S. Smartt / 贝尔法斯特女王大学 如果正如小说家和哲学家塞缪尔·巴特勒在1878年所写，“母鸡只是一个蛋的方式来制造另一个蛋”，那么星系可能只是黑洞制造另一个黑洞的方式。换句话说，在哪个先来这个问题上，黑洞似乎胜出。我们所见到的每一个巨型星系，在整个宇宙中，中心都有一个超大质量黑洞。两者是不可分割的联系：星系里的所有物质都供给黑洞，而黑洞反过来又塑造了星系的演化。但这种共生关系是如何开始的，在宇宙学中一直是一个悬而未决的问题。黑洞是在形成后收集周围物质来创造星系，还是星系在中间崩溃形成黑洞？这个问题的一个关键部分是超大质量黑洞似乎存在的不可思议性。它们的体积大得令人难以置信。或者至少它们在距大爆炸不足5亿年的时候开始存在是不可能的。这听起来似乎是一个漫长的成长时间，但如果宇宙的寿命是一张日历，用大爆炸作为1月1日，而今天作为12月31日，第一批超大质量黑洞在1月中旬时的质量已经是太阳的数亿倍。根据我们所理解的物理定律，没有明显的方法可以使它们如此迅速地生成如此庞大的体积。我们知道有四种方法可以形成超大质量黑洞。最直观的方法是通过普通的恒星质量黑洞合并而形成，当巨型恒星崩溃时会产生黑洞——但单单形成一颗恒星就需要数亿到数十亿年，然后它们还必须崩溃并合并。要完成这些，时间远远不够。第二种方式是通过形成所称的巨大种子，这可能是非常大的最早期恒星，称为原始恒星，或者是由暗物质或甚至星团构成的恒星。但这仅仅是把问题推迟，因为你仍然必须在宇宙早期形成这种种子，而我们只有5亿年的时间，而且这仍然不够。因此，我们留下了两个可行的选项：直接崩溃，其中一个巨大的气体云因强大的辐射而无法形成恒星，直到它变得如此庞大，以至于可以直接转变为黑洞，而没有其他中间步骤，和原始黑洞。原始黑洞特别具有争议，因为没有确凿的证据支持它们的存在，但如果它们存在，它们将特别有用。它们也会特别奇怪，所以尽管我个人对它们的存在持怀疑态度，但我希望它们真的存在。如果它们确实存在，那么它们将在大爆炸后的最初时刻形成，而不是来自恒星（因为当时还没有恒星），而只是由于早期宇宙的极端压力而形成。人们对它们的兴趣主要是因为它们可能比其他任何类型的黑洞都要小，但这不是我们在这里关心的事情。关于星系形成，我们关心的这种黑洞其实会非常巨大，因为它们会比其他任何选项早且更大地形成。如果原始黑洞是真实的，并且还是超大质量黑洞在那么早期能够变得如此庞大的方法，那就是对“鸡与蛋”问题的明确答案。星系不可能比这些黑洞形成得早。但我们没有任何证据来支持它们。或者至少我们曾经没有。多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），最近我们能够比以往更靠近宇宙年的开端，而我们每一个观察的时期似乎都已经存在超大质量黑洞。然而，当我们进一步往回看的时候，星系的结构发生了变化。从JWST得到的最大和最闪亮的例子就是被称为小红点的遥远星系，我们以前从未见过，但JWST已经发现了数百个。它们顾名思义是小的、红色的，并且距离我们真的非常远。确认这些实际上是星系花了一段时间，但现在我们对此相当确定。如果假设它们确实是星系，那么它们中心的黑洞则异常巨大，旋转得非常快。还有其他几个谜团，但黑洞的大小是最大的问题。当研究人员在2024年发现这些黑洞可能占这些星系质量的20%到70%时——