據(jù)《連線》雜志7月22日消息，耶魯大學(xué)和哥本哈根大學(xué)聯(lián)合團隊通過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，在135億光年外發(fā)現(xiàn)一個形似無限符號的碰撞星系系統(tǒng)——"無限星系"。這一發(fā)現(xiàn)可能包含宇宙首批超級黑洞形成的直接證據(jù)，挑戰(zhàn)了恒星坍縮形成黑洞的傳統(tǒng)理論。研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》。

該星系系統(tǒng)形成于宇宙大爆炸后僅4.7億年，其獨特結(jié)構(gòu)由兩個螺旋星系碰撞融合而成。從地球視角看，星系盤交匯形成躺倒的"8"字形，因此被研究團隊賦予"無限星系"的昵稱。通過錢德拉X射線天文臺的補充觀測，科學(xué)家在星系結(jié)構(gòu)中識別出至少兩個已合并的黑洞（圖像中黃色點），以及在碰撞交點處發(fā)現(xiàn)一個疑似超級黑洞的致密氣體區(qū)域（綠色點）。

"我們可能首次觀測到直接坍縮黑洞的跡象，"耶魯大學(xué)天文學(xué)與物理學(xué)教授、論文合著者皮特·范多庫姆解釋。傳統(tǒng)理論認為黑洞由大質(zhì)量恒星燃料耗盡后引力坍縮形成，但這無法解釋早期宇宙為何存在如此多超級黑洞——它們形成時間似乎早于第一代恒星演化周期。

為解決這一矛盾，天文學(xué)家提出"直接坍縮"假說：早期宇宙中致密氣體云可不經(jīng)過恒星階段直接坍縮形成黑洞。這種機制能在短時間內(nèi)形成超大質(zhì)量黑洞，卻一直缺乏觀測證據(jù)。"無限星系的碰撞過程中，兩個星系的氣體受到劇烈沖擊壓縮，可能形成足夠致密的氣團并直接坍縮為黑洞，"范多庫姆補充道，"盡管此類碰撞事件罕見，但早期宇宙中類似的極端氣體密度環(huán)境可能普遍存在。"

研究團隊指出，該系統(tǒng)中潛在的第三個黑洞（綠色點）可能就是直接坍縮形成的產(chǎn)物。通過分析其X射線輻射特征，發(fā)現(xiàn)它的質(zhì)量遠超恒星坍縮形成的黑洞，且周圍缺乏恒星形成的跡象，符合直接坍縮理論預(yù)測。如果得到證實，這將是人類首次觀測到這種新型黑洞形成方式。

目前存在其他解釋：該綠色點可能是被星系碰撞驅(qū)逐的黑洞，或存在第三個未被觀測到的星系。"我們不能說發(fā)現(xiàn)了直接坍縮黑洞，但新數(shù)據(jù)增強了這種可能性，同時排除了部分競爭解釋，"范多庫姆在NASA博客中表示。

這項發(fā)現(xiàn)為理解宇宙早期結(jié)構(gòu)形成提供了新視角。超級黑洞被認為是星系形成的引力核心，其形成機制直接影響星系演化路徑。詹姆斯·韋伯望遠鏡的超高分辨率成像能力，使天文學(xué)家得以窺探宇宙黎明時期的極端天體物理過程。未來，研究團隊計劃通過光譜分析精確測量該區(qū)域的氣體密度和黑洞質(zhì)量，以驗證這一突破性理論。