北京
宇宙才刚学会走路，黑洞就已经胖得不像话了——这件事，天文学家到现在还没吵出个结果。
詹姆斯·韦布空间望远镜靠捕捉早期宇宙的红移光，一路看回时间的深处。它看到的一些超大质量黑洞，出现在大爆炸之后仅仅4亿到5亿年。按现有理论，这么短的时间里根本来不及长成这么大的个头。观测摆在那儿，解释却迟迟不到位，天文学界等于被将了一军。
最近，一项发表在《天体物理学杂志》上的研究提出了一个候选答案：恒星碰撞。论文第一作者是加州大学洛杉矶分校物理与天文学系的博士生克莱尔·威廉姆斯（Claire Williams）。
研究团队的出发点是这样的：观测和宇宙学模拟都显示，早期宇宙里挤满了致密、高密度的恒星系统，恒星之间的近距离交会和物理碰撞很可能相当常见。他们据此搭起一套"自下而上"的恒星动力学框架，覆盖有黑洞和无黑洞的系统，也覆盖碰撞主导或不主导演化的情形。
他们从AREPO宇宙学模拟中取初始条件，再结合韦布对早期星团和高红移星系的观测，为早期星团设定参数。模拟中，每个测试案例在中心1秒差距范围内初始化了1000颗恒星——作为参照，银河系中心黑洞周围同样范围内的恒星数量，一些资料给出的估计超过6000颗。
结果指向两条截然不同的路径：
- 没有黑洞的星团里，碰撞是"建设性"的。恒星可以一次又一次地并合，最终形成一颗质量相当于整个星团的超级恒星。这类天体没有统一定义，通常以超过100个太阳质量作为门槛。
- 有黑洞的星团里，碰撞多半是"破坏性"的。两颗恒星双双撞毁、化为气体，在黑洞周围堆出极其浓密的气体环境。
威廉姆斯提到，模拟中最奇怪的结果，是恒星能在星团内反复并合，直到形成一颗质量等于整个星团的巨大恒星。而这样一颗恒星走到生命尽头时，模型显示它可能别无选择，只能向内坍缩，变成一个黑洞。
这条链条还能往下接。一旦这些超级恒星变成中等质量黑洞，整个系统看上去就像我们自己的银河系中心——一个黑洞，被一圈致密星团围住。威廉姆斯说，近邻宇宙中恒星碰撞常见的地方之一，正是星系中心。
至于韦布观测到的那些"小红点"，研究也给出了一个接口。小红点是致密天体，看上去像被大量气体包裹的黑洞，黑洞正快速吞食气体、迅速长大，速率或许达到超爱丁顿水平。而高频率的破坏性碰撞，恰好能迅速在超大质量黑洞周围堆起极其致密的气态环境——研究团队认为，这或许正是小红点的一个类比物。
共同作者、加州大学洛杉矶分校天体物理学家斯玛达·纳奥兹（Smadar Naoz）打了个比方：小红点是天文学的热门话题，各路研究就像盲人摸象，摸到哪部分就描述成哪样；这项研究把其中几种视角连了起来，或许能让人多看到一点大象的样子。
顺带被牵进来的还有中等质量黑洞。这类天体比恒星级黑洞重、比超大质量黑洞轻，理论预言存在，却始终难以坐实——有一些候选者，但没有一个让所有人点头。最好的例子可能在半人马座ω球状星团，另一些则是通过并合时发出的引力波被探测到的。这项研究显示，早期宇宙中常见的致密星团，可能就是早期中等质量黑洞的诞生地；它们此后再并合，而过去并合更频繁，最终长成我们今天看到的超大质量黑洞。
值得一提的是，恒星碰撞解释早期超大质量黑洞，并不是韦布升空之后才有的新念头，这个想法比韦布早了几十年。这项研究的推进之处在于，它把碰撞、超级恒星、中等质量黑洞、致密气体和小红点串成了一条线。
当然，这仍是一个候选解释，不是定论。早期宇宙那些挤在一起的星团里究竟发生了什么，还得靠更多观测去对账。
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