宇宙中超大質量的黑洞究竟是如何形成的，人類有什麽發現？
2019年4月10日，人類歷史上首個黑洞照片公布，由此拉開了黑洞探索的真正序幕，對於黑洞，我們對它的了解仍然是九牛壹毛，甚至連它的冰山壹角都沒摸透。
關於黑洞的形成，目前的理論是這樣的，某壹個大質量恒星瀕臨滅絕，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程即停止，隨後被壓縮成壹個密實的形體，同時也壓縮了內部的空間和時間。這時候就有兩種可能，壹種是壓縮極致到了極限，這時候會成為中子星，另壹種突破極限，無限制地壓縮下去，這時候就變成了黑洞！
但是黑洞有大有小，那些超大質量黑洞到底是怎麽形成的呢？雖然我們了解恒星質量黑洞背後的過程，以及它們是如何從恒星的引力坍縮中形成的過程。但是星系中心驚人的龐然大物呢？那些超大質量黑洞（SMBH）可以增長到比太陽大數十億倍的質量呢？他們是怎麽變得這麽大的呢？
超大質量黑洞是通過消耗氣體和整個恒星而形成的
很明顯，這些超大質量黑洞不是壹開始就這麽龐大。他們必須成長。從廣義上講，只有壹種可能發生的方式：壹個巨大的前恒星形態，隨著時間的推移，通過合並和吞噬，它變得足夠大，有壹天會成為壹個超大質量黑洞。
問題是，研究表明，形成這些大質量始祖體的條件非常罕見，但是每個大星系的中心都有壹個超大黑洞，這有點自相矛盾。超大質量黑洞的壹個問題是它的數量太多了。天文學家非常確定在所有大星系的中心都有壹個。那麽它們是怎麽從壹顆坍塌的恒星變成壹個如此巨大的物體？
科學家們認為，作為中小型黑洞前身的恒星，其形成的條件比先前想象的要廣泛。他們的理論認為，這些前體恒星不僅通過吸積星際氣體，而且通過吞咽其他較小的恒星而成長。
不過這壹切都是從巨大的星際氣體雲開始的。在這些雲層中，由於自身重力的作用，大質量恒星可能會坍塌。這些始祖恒星最終會演化成中小型恒星。
但是其中存在問題。研究表明，直接崩塌只能發生在金屬豐度較低的雲中，沒有比氫和氦重的元素。氧和碳等較重元素的存在才會改變氣體雲的動力學。這些金屬冷卻了氣體雲，當氣體自坍縮時，它會分裂成更小的雲。這些較小的雲團隨後導致形成較小的恒星，而不是壹個足夠大的質量成為SMBH的前兆。因此，這些原始氣體雲的直接崩塌不能解釋我們在星系中心看到的所有超大質量黑洞。
制造巨型黑洞的?原材料?
但是根據科學家的壹個模擬，先前的研究是部分正確的。如果有足夠的金屬含量來冷卻這些巨大的氣體雲，它們仍然會碎裂，從而形成許多較小的恒星。他們的研究表明，壹股強大的氣體會流向雲中心，將較小的恒星吸引進來，被中心的大質量恒星吞沒。這樣壹來，盡管雲層破碎，形成了較小的恒星，但高金屬含量的氣體雲仍然可以形成質量足夠大的恒星，成為超大質量黑洞的前身。
不過這是科學家首次在富含重元素的雲中發現如此大的黑洞前兆的形成。因此他們有理由相信，這樣形成的巨星將繼續成長，並演化成壹個巨大的黑洞。
研究中的這個數字顯示了從坍縮時刻到300年和600年間隔前恒星的增長。在模擬中，不同的行代表不同的金屬豐度濃度。頂行表示沒有金屬含量的雲，金屬含量隨著我們向下移動每行而增加。與以往的研究相比，這壹模擬結果表明，即使來自金屬豐度較高的氣體雲，大質量的前體恒星仍然可以形成。通過塵埃的冷卻，它們隨著氣體的流入而移動，最後與中心恒星合並。因此，原恒星的質量增長幾乎與雲的金屬豐度無關
總的來說，巨型恒星是我們在幾乎所有大星系中看到的中小型黑洞的前兆。這項研究，通過強有力的模擬，表明這些前體恒星比以前的研究顯示，更容易在金屬豐度更高的氣體雲中形成。不過這項研究並不能明確地告訴我們超大質量黑洞的形成，在未來，我們也許可以回答這個問題：星系中心的巨型超大質量黑洞是從哪裏來的？