最新发现：碰撞星系中惊现不该存在的第三者！黑洞起源或将被改写！（文字版）

诛仙九妹

- 文字版 -2023年，JWST在对一处深空区域拍摄时，无意间捕捉到了一个非常奇特的天体：它有两个几乎一模一样的环，中间还冒着明亮的光。从1.14的红移判断，该天体距离我们超过了100亿光年，两个环的直径大约为26000光年，所以初步怀疑这应该是两个正在碰撞的星系。如果把图像旋转一下会发现，这俩星系的样子看起来很像一个猫头鹰的头部——两个环的中心是它的眼睛，中间的亮光是它的喙。于是，人们称呼该天体为“猫头鹰星系（Cosmic Owl）”。

之后，通过JWST的多波段数据并结合射电图像分析后，天文学家确认了起初的猜测。但在随后的研究中，人们又发现了更奇怪的地方。没错，该天体最奇怪的还不是它的猫头鹰外形，而是隐藏在“猫头鹰嘴部”的一个东西。

【奇怪的猫头鹰星系】

当两个星系发生正面碰撞时，其中较小的那个星系可能会穿过对方，并使其形成一个环，就像扔入水中的石头溅起的涟漪一样，天文学家称这种星系为“环状星系（Ring Galaxy）”。比如之前曾介绍过的“霍格天体（Hoag's Object）”就是其中的典型代表。
要说形成这种环状结构并不容易，首先它需要两个星系完全正面相撞，这个概率就已经<1%了。同时，它们的速度要在每秒200~300 km之间，太快会直接击穿，太慢又会直接并合。

关键形成一个环还好说，两个环，而且还是一模一样，这条件就更苛刻了。这说明俩星系的个头差不多，质量相当，这概率又刨掉了9成。

光这些条件综合下来，概率就已经不到千分之一了。况且这种环形结构很难维持太长时间，通常只有一亿年左右，之后它便会弥散或者合并在一起。这个“猫头鹰星系”是我们发现的第一个也是目前唯一一个满足以上所有条件的天体。外形的事已经很让人惊讶了，但是随着JWST数据地进一步公开，天文学家逐渐发现了该星系背后的更多秘密。
通过对星系光谱的分析，他们在两只“眼睛”（也就是两个星系的核心）都检测到了活跃的超大质量黑洞迹象。这意味着：这不只是两个普通星系的碰撞，还是两个活跃星系核（AGN）的较量。天文学家估计，这两个黑洞的质量分别为6700万倍和2600万倍太阳质量，两者相距大约3万光年。

其中西北方向的这个黑洞有一个双极射电喷流，该喷流一直延伸至中间的“喙”部区域，并在两个星系的碰撞位置引发了额外的激波。天文学家认为，此部位的气体浓度极高，很可能正在引发剧烈的恒星形成。

就在“猫头鹰星系”的研究逐步展开时（论文仅上传在arXiv），前不久（2025年7月），另一组研究团队率先在《天体物理学杂志快报》上发表了文章。

不同于先前的研究团队，这篇文章的研究人员称呼该天体为“无限星系（∞ Galaxy）”，因为这两个圆圈看起来就像数学中代表无限的符号（∞）。

这次研究的重点正是“无限星系”的中间（也就是猫头鹰嘴的那个位置），他们发现那里存在一个极度明亮的X射线点源，强度直逼类星体！另外，这个点的射电信号也很强，位置也非常固定，不像那种随机误差或者背景干扰。此外，这里还存在着强烈的电离信号，而该信号通常只存在于黑洞周围。总之，一切证据似乎都指向了一个结果——这里存在一个超大质量黑洞！

【直接坍缩黑洞】

一个超过100万倍太阳质量的黑洞竟然游离于星系核之外？这太奇怪了！
研究人员首先想到的是，它可能是位于天空同一位置的第三个星系的中心黑洞，只是这个星系非常暗淡，没有被我们注意到。但是，满足这种条件的一般都是个头极小的矮星系，而矮星系通常不会存在如此巨大的黑洞。
不是矮星系，那它会不会来自这俩星系的其中一个呢？就是说，其中一个星系本来是个“双核心”（黑洞双星），然后由于碰撞过程，导致其中一个被甩了出来？
这个听起来挺合理，但是仔细考虑下，好像也不太可能。首先是速度对不上。如果它来自这两个星系核的其中一个，那么它被抛射的速度至少应该在每秒500 km，但当前数据显示它的相对速度仅有每秒100 km左右。或者说，以它目前所在的位置，它应该在碰撞发生前就已经被甩了出来。其次，如果它是被抛射出来的，那它周围应该存在抛射轨迹的星流或者气体尾迹。但观测结果显示，它周围的气体完全成对称分布，没有任何抛射迹象。

不在矮星系中，也不是被抛射出来的，那真相或许只有一个——它原本就在那里，它是在那里形成的！毕竟，刚才说了，星系碰撞以及喷流的原因使得那里确实存在很多气体，甚至也频繁有恒星形成。

然而按照传统观点，虽然黑洞是由恒星死亡后坍缩形成的，但这种方式形成的黑洞质量有限，一开始只有几倍、顶多几十倍太阳质量。要想变成上百万倍的超大质量黑洞，它需要长时间不间断地“进食”，或者长期持续性地吞并其他黑洞，而这通常需要若干亿年的时间。所以问题来了：这俩星系的碰撞大约发生在五千万年前（星系自身时间），根本就没给恒星级小黑洞足够的成长时间。
于是，研究人员提出了一个大胆的猜测：它可能是之前只存在于理论中、现实中从未见过的“直接坍缩黑洞（Direct Collapse Black Hole, DCBH）”。
理论认为，在极端环境下，如果一大团气体被迅速压缩，同时又来不及变成恒星，那么它可能会在引力作用下直接整团坍缩，一次性坍缩成一个超大黑洞。而“无限星系”很可能就提供了这样一种环境：两个星系猛烈相撞，中间区域气体密度暴增，再加上各种电离辐射和冲击波，最终使得该黑洞“从天而降”。

尽管研究团队没有明确地说这就是一个直接坍缩黑洞，但假如这个推测是正确的，那么它将是直接坍缩黑洞理论的首个观测证据，同时它或许也将解决那个困扰科学界已久的超大质量黑洞起源问题。

[1] Mingyu Li, Bjorn H. C. Emonts et al. The Cosmic Owl: Twin Active Collisional Ring Galaxies with Starburst Merging Front at z=1.14. arXiv preprint arXiv:2506.10058 (2025) [2] Pieter van Dokkum, Gabriel Brammer et al. The ∞ Galaxy: A Candidate Direct-collapse Supermassive Black Hole between Two Massive, Ringed Nuclei. The Astrophysical Journal Letters. 988(1). L6. (2025) [3] Pieter van Dokkum, Gabriel Brammer et al. The Infinity Galaxy: a Candidate Direct-Collapse Supermassive Black Hole Between Two Massive, Ringed Nuclei. arXiv preprint arXiv:2506.15618 (2025)

walysj

这黑洞怕不是星系打架请来的外援？

standme

有可能是我语言的那种【恒行高速累积黑洞】我在研究本星系群内部的银河系与仙女座星系合并时提出的。在45亿年后，仙女座星系与银河系合并时候，有可能产生【恒星累积黑洞】 。比如，在30亿年后，银河系与仙女座星系很近了。引力导致俩星系的外悬臂被互相拉直，类似【断了的绳子一样互相接近接触】，然后俩星系的恒星发生合并，新的恒星质量巨大，引力变强。其他恒星继续高速撞击这个巨大的恒星，速度相对很快，恒星快速合并变大，实在在大了，引力极限到了，就会突然坍塌，形成黑洞。释放的巨大的势能，推动星际气体，后来的恒星在吹出来密度的气体【屏蔽和俩侧的侧滑】，到新的黑洞的后边，形成【喷气发动机效应】，在引力作用下。吸引回来。此时原来的俩星系还没有100%合并。还在输出恒星。角动量守恒。最后行程【恒星环】，是交叉环。类似奥运会那种俩环。原来的俩星系的中心黑洞，并不是对着碰撞，就进入那个【恒星环】之心。正面看起来，好像是在环内部。实际上不一定。形成三个黑洞互相套转的新的大星系。和天狼星那种类似。当然最后是合并成一个黑洞。人类在银河系与仙女座星系合并时候灭亡。太阳系在银河系的中外部，会先形成【伸出来的绳子】就是恒星串儿，与仙女座星系的【伸出来的绳子的】恒星串儿，接触以后，恒星一长串对着合并。形成巨大的直接坍缩的黑洞，太阳系带着地球，直接对面进入黑洞，人类等等全部灭亡。因为黑洞引力巨大。人类制造的宇宙飞船跑不出去。

神隐之左手

有点长