早期宇宙或有兩階段電離，於第一階段時形成超大質量黑洞

近期研究團隊發現，早期宇宙中的「第三星族恆星-第 1 型 」（Population Ⅲ.1）超大質量恆星，可能是今日所觀測到的超大質量黑洞前身。這些恆星是宇宙中最早形成的恆星，釋放的超高能量光子將周遭氫氣快速電離，範圍遠達宇宙中星際物質的遙遠區域，最終形成橫跨數百萬光年的電離區。而所有此類黑洞的誕生，均伴隨一次遍及全宇宙的「短暫電離」事件，終結了宇宙的「黑暗時期」。

▲ 由藝術家所描繪，第三星族恆星在宇宙大霹靂後僅約1億年的景象。（Source：NOIRLab）

超大質量黑洞普遍存在於大型星系核心，包括銀河系在內，其質量往往為太陽的百萬至數十億倍。然而，這些天體的形成機制一直存在爭議，尤其是隨著美國國家航空暨太空總署（NASA）、歐洲太空總署（ESA）與加拿大太空總署（CSA）合作的韋伯太空望遠鏡（JWST）觀測到大量誕生於宇宙早期的遠方黑洞後，問題更加複雜。

由研究團隊模擬得出的「第三星族恆星-第1型 」模型認為，這些最早恆星在宇宙早期的「暗物質湮滅」所釋出的能量作用下，得以增長至極為龐大的質量，最終再塌縮形成超大質量黑洞。該模型已成功預測了韋伯望遠鏡近期多項觀測結果。最新研究結果進一步指出，這些恆星能夠在短時間內劇烈地將氫氣電離，並讓宇宙暫時重現光明，其電離時期遠早於由星系主導的再電離階段。

團隊學者指出，此段早於由星系主導再電離時期的演化過程，或可對於近年宇宙學中出現的多項具有爭議部分提供解釋，包括哈伯常數張力、動態暗能量跡證等，這些疑問都是對於標準宇宙學模型的挑戰。此項研究成果提供了一種兩階段恆星誕生與電離機制：宇宙最初的恆星或許以短暫而耀眼的方式形成並迅速消逝，韋伯望遠鏡今日觀測到的極早期宇宙，可能只是「第二波」的恆星世代。顯然在宇宙形成初期，或許仍暗藏著驚喜。

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（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：pixabay）

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(责任编辑：黄冈市)