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)日本國立天文臺網(wǎng)站近日消息稱，科學(xué)家借助超級計算機的模擬，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)研究報告日前發(fā)表于《英國皇家天文學(xué)會月刊》。

黑洞是宇宙中的龐然大物。一般認為，在所有星系的中心都存在超大質(zhì)量黑洞，而橫亙在太陽系中央的超大質(zhì)量黑洞幾乎比太陽大400萬倍。不過，超大質(zhì)量黑洞的起源對天文學(xué)界來說依然存在很多紛爭。

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迅速收縮從而形成黑洞。不過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。因為如果還有碳和氧等較重的元素，就會改變氣體動力學(xué)，導(dǎo)致坍塌的氣體分裂成許多較小的云團。所以僅靠原始氣體的“直接坍塌論”，依然不能解釋為何目前觀測發(fā)現(xiàn)的超大質(zhì)量黑洞數(shù)量會多于理論預(yù)測這一實際問題。

科學(xué)家也曾經(jīng)使用大型計算機進行模擬，試圖對相關(guān)假說進行驗證，但計算機的性能不足導(dǎo)致一直沒有答案出爐。此次，天文學(xué)家利用日本國立天文臺的超級計算機“Aterui Ⅱ”進行了長期3D高分辨率模擬，以測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)測相同，氣體云中心附近形成了大質(zhì)量恒星，周圍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，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。這些模擬結(jié)果導(dǎo)致了一顆質(zhì)量比太陽大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”。

研究人員認為，這些超大質(zhì)量恒星將繼續(xù)演化進而形成超大質(zhì)量黑洞。而正是計算能力的進步，使得新模擬可以更詳細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

黑洞是宇宙中最大的謎團之一，人類對其的了解恐怕只是冰山一角。好在天文學(xué)家正在不斷推進對它們的認知，新發(fā)現(xiàn)層出不窮。比如，美國激光干涉儀引力波天文臺今年4月宣布，與歐洲“處女座”引力波天文臺聯(lián)合探測到與眾不同的引力波信號，它們來自質(zhì)量迥異的黑洞發(fā)生的碰撞。除了直接探測引力波，計算機模擬也是研究黑洞的重要方式——對于目前難以通過直接探測進行驗證的黑洞理論，計算機模擬結(jié)果可以給天文學(xué)家提供重要啟發(fā)。

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