一些黑洞据信在大质量恒星塌陷后形成。不过，这种爆炸也会形成超新星，将恒星的某些部分喷射到太空。现在，加拿大安大略西部大学的科学家发现了某些黑洞并非起源于恒星残余的证据。这一发现能够解释宇宙最早期阶段出现的极端大质量黑洞。西部大学的物理学与天文学教授沙塔努·巴苏表示：“这是一个间接观测证据，证明某些黑洞由恒星塌陷直接形成，而不是恒星残余。”
超大质量黑洞艺术概念图
对于超大质量黑洞，科学家一直很难给出一个令人满意的解释。这些引力怪兽据信潜伏在每个大星系的中央，例如我们的银河系。但它们的存在有时“藐视”科学家给出的简单解释。据科学家所知，黑洞在大质量恒星塌陷时形成，但这种解释并不适合所有黑洞。
恒星塌陷理论能够很好地解释绝大多数黑洞。根据这一理论，一颗质量至少相当于5个太阳的恒星耗光燃料，走到生命的尽头。由于恒星核聚变向外施加的压力抗击自身质量产生的向内引力，当耗光燃料，恒星将发生巨变。此时的恒星会发生超新星爆炸，而后发生塌陷，最终形成黑洞。天体物理学家一直认为超大质量黑洞也以这种方式诞生，诞生后不断吸食周围的物质，身躯越来越大。问题是，这一过程需要很长时间。
半人马座A，内部潜伏着一个特大质量黑洞
在茫茫宇宙，科学家观测到一些非常古老的超大质量黑洞。2019年3月，一支天文学家小组宣布发现83个非常古老的超大质量黑洞并且与我们的认知相矛盾。2017年，天文学家发现一个质量相当于8亿个太阳的超大质量黑洞，在大爆炸后6.9亿年形成。
很多远古超大质量黑洞的质量可达到太阳的数十亿倍。它们发生很大程度上的红移，说明它们一定在大爆炸后的第一个8亿年形成。不过，这个时间很短，不足以用恒星塌陷模型解释它们的存在。天体物理学家面临的问题是，这些黑洞如何在短时间内拥有庞大的身躯？
银河系中央潜伏着一个超大质量黑洞
加拿大安大略西部大学的科学家认为他们找到了这个问题的答案。他们提出了一项名为“直接塌陷”的新理论，解释这些不同寻常的远古超大质量黑洞。
他们的论文《直接塌陷想定中超大质量黑洞的质量函数》刊登在《天体物理学杂志通讯》上。沙塔努·巴苏和阿尔潘·达斯是论文作者。巴苏是研究恒星形成早期阶段和原行星盘演化的著名专家。此外，他还是西部大学的天文学教授。达斯就职于西部大学的物理学与天文学系。
昴星团望远镜观测到的超大质量黑洞，距地球130.5亿光年。远古超大质量黑洞挑战科学家对黑洞如何形成的认知
根据他们的直接塌陷理论，远古超大质量黑洞在极短的时间内形成。随后，它们突然停止生长。巴苏和达斯创建了一个新的数学模型，来解释这些快速形成的远古黑洞。他们指出埃丁顿极限——恒星向外辐射力与向内引力之间的平衡——扮演了重要角色。
在这些直接塌陷形成的黑洞，埃丁顿极限掌控质量增长。巴苏和达斯指出这些远古黑洞甚至会超出埃丁顿极限，虽然只是很小的幅度。这种现象被他们称之为“超级埃丁顿吸积”。由于其它恒星和黑洞产生的辐射，这些远古黑洞停止生长。
天鹅座X-1黑洞艺术概念图，正在吸食蓝星的物质
巴苏在一份新闻稿中指出：“某些超大质量黑洞在很短的时间内快速生长，在达到某个时刻，由于宇宙中其它恒星和黑洞产生的辐射，它们停止了生长脚步。这就是我们提出的直接塌陷想定。这是一个间接观测证据，证明某些黑洞源自于直接塌陷，而不是恒星残余。”
超大质量黑洞如何形成是天文学领域的一个棘手问题。巴苏和达斯的新理论给出了一个合理的解释。巴苏认为他们的研究发现可用于未来的观测，帮助科学家推断宇宙早期极端大质量黑洞的形成史。
