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黑洞和星系哪個先出現？傳統觀點認為，黑洞是在第一批恒星和星系出現后形成的。然而，美國約翰斯·霍普金斯大學通過對詹姆斯·韋布太空望遠鏡數據進行分析發現，黑洞不僅存在于宇宙之初，而且還是新恒星誕生和星系形成的“助推器”。這些新見解顛覆了關于黑洞如何塑造宇宙的理論。相關論文發表在最新的《天體物理學雜志快報》上。
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早期宇宙中超大質量黑洞產生的磁場（藝術圖），顯示了等離子體湍流流出，有助于將附近的氣體云變成恒星。新發現表明，這個過程可能是宇宙最初5000萬年恒星形成加速的原因。圖片來源：羅伯托·莫拉爾·坎達諾薩/約翰斯·霍普金斯大學
經典理論認為，黑洞是在超大質量恒星坍塌后形成的，而星系是在第一批恒星照亮黑暗的早期宇宙后形成。但此次的新分析表明，在最初的1億年里，黑洞和星系共存并影響了彼此的命運。黑洞可能在宇宙誕生后的頭5000萬年里戲劇性地加速了新恒星的誕生，而這在宇宙138億年的歷史中只是一個短暫的時期。
論文主要作者、物理學和天文學教授約瑟夫·希爾克說，如果把宇宙整個歷史比作一年的12個月，那么這些年就像1月份的頭幾天。
研究認為，黑洞“吹出”的高速外流粉碎了周圍的氣體云，把它們變成恒星，這極大地加快了恒星形成的速度。這就是為什么第一批星系在早期宇宙中通常較小，卻比科學家預期要亮得多。
希爾克解釋說，黑洞引力非常強大，任何東西、甚至是光都無法逃脫它們的吸引。由于這種力量，它們會產生強大的磁場，形成劇烈的風暴，噴射出等離子體湍流，最終變得像巨大的粒子加速器一樣。
研究團隊預測，年輕的宇宙有兩個階段。在第一階段，來自黑洞的高速外流加速了恒星的形成；在第二階段，外流速度減慢。希爾克表示，大爆炸后數億年，由于超大質量黑洞磁暴，氣體云坍縮，新恒星的誕生速度遠遠超過了數十億年后在正常星系中觀察到的速度。恒星的形成之所以放緩，是因為這些強大的外流轉變為能量守恒的狀態，減少了星系中形成恒星的氣體。
該團隊預計，未來的進一步觀測，加上對早期宇宙中恒星和超大質量黑洞的更精確計算，將有助于證實他們的推測，并幫助科學家掌握更多關于宇宙演化的線索。