詹姆斯·韦伯太空望远镜送回的观测数据让天文学家们陷入困惑。在宇宙大爆炸后仅几亿年的早期宇宙中，居然已经存在质量达到太阳数千万倍甚至上亿倍的超大质量黑洞。这就像是看到一个刚出生的婴儿就已经长成了成年人的体型，完全违反常识。爱尔兰梅努斯大学的研究团队现在给出了答案，相关成果刚刚发表在《自然·天文学》上。

答案出人意料地简单，早期宇宙的混乱环境触发了"超爱丁顿吸积"现象，让那些初生的小黑洞进入了疯狂进食模式。它们吞噬周围物质的速度远超正常水平，快到本应把食物吹散的程度，却依然能够持续吞噬。博士候选人达克萨尔·梅塔说："我们利用最先进的计算机模拟发现，第一代黑洞在几亿年内就能增长到太阳质量的数万倍。"

这个发现彻底改写了黑洞成长的剧本。长期以来，天文学家认为早期宇宙中的超大质量黑洞必须来自"重种子"，也就是那些一出生质量就高达太阳十万倍的特殊黑洞。而普通的"轻种子"黑洞，即由早期恒星死亡形成、质量只有太阳几十到几百倍的小家伙，被认为根本没有足够时间长大。

计算机可视化图像展示了早期宇宙中一个年轻星系中正在成长的黑洞。图片来源：约翰·里根博士

梅努斯大学的模拟揭示了关键细节。早期星系中致密且富含气体的环境，为黑洞创造了一个前所未有的"自助餐"场景。在这种环境下，超爱丁顿吸积得以短暂爆发。所谓爱丁顿极限，是指黑洞吞噬物质的理论速度上限，当吸积速度过快时，强烈的辐射压力会把周围的物质吹散。但在早期宇宙的特殊条件下,这个限制被打破了。

博士后研究员刘易斯·普罗尔解释说："这解开了一个困扰天文学界的谜题，那就是韦伯望远镜观测到的早期黑洞是如何在如此短的时间内达到如此巨大的质量。"研究表明，即使是质量很小的轻种子黑洞，只要遇到合适的环境条件,也能以惊人速度增长。

这种快速增长并非持续不断，而是以短暂爆发的形式出现。就像是一个人在自助餐厅疯狂进食一段时间，然后休息消化，再继续下一轮。黑洞在超爱丁顿吸积阶段会被浓密气体包裹，外界很难直接观测到这个过程。韦伯望远镜发现的那些神秘"红色小点"，很可能就是正处于这种疯狂进食期的年轻黑洞。

研究团队的计算机模拟显示,早期宇宙比我们想象的要混乱得多、动荡得多。在那个时期，星系刚刚开始形成，气体分布极不均匀，温度和密度差异巨大。这种混乱恰恰为超爱丁顿吸积创造了条件。当黑洞碰巧处于气体特别致密的区域时，就会触发一次快速吞噬事件，质量在短时间内显著增长。

这项研究最重要的意义在于，它填补了第一批恒星和后来出现的超大质量黑洞之间的"缺失环节"。此前天文学家认为,需要特殊的重种子黑洞才能解释超大质量黑洞的存在，因为轻种子看起来太小了，时间也不够。但现在证明，普通的恒星级黑洞在早期宇宙中也能快速成长为巨兽。

计算机生成的图像，展示了早期宇宙中宇宙结构的形成。图片来源：约翰·里根博士

研究组组长约翰·里根教授说："大质量黑洞种子比较特殊，可能需要罕见的条件才能形成。我们的模拟表明，普通的恒星级黑洞在早期宇宙中可以以极快的速度增长。"这意味着早期宇宙中大质量黑洞的数量可能比我们预想的要多得多，而且它们的起源可能更加多样化。

超爱丁顿吸积的发现，为轻种子和重种子两种理论都提供了支持。无论黑洞初始质量大小，只要经历一次或几次快速吸积事件，都有可能成长为超大质量黑洞。这就像是给黑洞成长提供了一条"高速公路"，而不是之前认为的只能走"普通公路"。

从观测角度看，这个理论也得到了验证。天文学家已经发现了多个处于超爱丁顿吸积状态的黑洞，其中一个编号为LID-568的黑洞,吞噬物质的速度超过爱丁顿极限40倍。这些观测证据与梅努斯大学的模拟结果高度吻合。

这项研究对未来的太空任务也有重要意义。计划于2035年发射的欧洲航天局和美国航天局联合激光干涉仪空间天线LISA任务,将能够探测引力波。里根教授说:"该任务或许能够探测到这些微小、早期、快速增长的婴儿黑洞的合并。"如果真的探测到这些信号,将为超爱丁顿吸积理论提供更直接的证据。

从更广的视角看,这项研究提醒我们,宇宙演化的过程远比想象中复杂。早期宇宙不是一个平静有序的环境,而是充满了剧烈的物理过程和极端的条件。正是这些极端条件,催生了我们今天看到的宇宙结构。那些盘踞在星系中心的超大质量黑洞,很可能都经历过一段疯狂的"青春期",在混乱的早期宇宙中拼命进食,才长成了今天的模样。