我們的宇宙誕生於乙個大**，大約137億年前。 那時，所有的物質和能量都被壓縮成乙個微小的點，然後突然膨脹，形成了我們今天看到的宇宙。 在這個過程中，有一些物質聚集在一起形成恆星、行星、星系和星團。 然而，你可能不知道的是，有一些物質已經積累得如此之多，以至於它形成了乙個非常奇特的天體，我們稱之為黑洞。
什麼是黑洞？簡單地說，黑洞是乙個天體，其引力場非常強大，甚至連光都無法逃脫。 黑洞的質量越大，其事件視界半徑就越大。 例如，如果太陽變成黑洞，其事件視界半徑約為3公里。 如果地球變成黑洞，其事件視界半徑約為9公釐。 如果你變成乙個黑洞，你的事件視界半徑約為10 25公尺，比原子核小得多。
黑洞是如何形成的？一般來說，黑洞是由一些非常大的恆星在死亡時形成的。 當一顆恆星的核燃料耗盡時，它就會坍縮，形成乙個更小的天體，如白矮星、中子星或黑洞。 如果恆星的質量足夠大，它就會劇烈坍縮，形成乙個黑洞。 這個黑洞的質量一般是太陽質量的幾倍到幾十倍，我們稱之為恆星質量黑洞。
然而，恆星質量的黑洞並不是唯一的黑洞。 在我們的宇宙中，也有一些較大的黑洞，其質量是太陽質量的數百萬到數十億倍，我們稱之為超大質量黑洞。 這些黑洞通常位於星系的中心，它們對周圍的物質有巨大的影響。
當一些物質被吸引到黑洞附近時，它們會形成乙個旋轉的盤狀結構，我們稱之為吸積盤。 在吸積盤中，物質被加熱到非常高的溫度，發出強烈的電磁輻射，包括可見光、紫外線、X射線等。 我們的望遠鏡可以觀察到這種輻射，讓我們了解黑洞的存在。 這種輻射的強度和頻率取決於黑洞的質量和旋轉速度，以及吸積盤的溫度和密度。
你可能會問，超大質量黑洞是如何形成的？這是乙個非常複雜的問題，目前還沒有明確的答案。 有一些理論認為，超大質量黑洞是由一些恆星質量黑洞通過合併和吞噬物質逐漸增長而形成的。 有一些理論認為，超大質量黑洞是由早期宇宙中一些非常大的氣體雲直接坍縮形成的。 也有一些理論認為，超大質量黑洞是由一些原始黑洞形成的，即宇宙大時密度漲落形成的黑洞，通過合併和吞噬物質而逐漸增長。 這些理論中的每乙個都有自己的優點和缺點，需要更多的觀察和計算來驗證它。
你可能還會問，超大質量黑洞是什麼時候形成的？這也是乙個非常有趣的問題，因為它涉及到宇宙的演化史。 我們知道，宇宙變大之後，宇宙經歷了乙個黑暗的時代，這是因為宇宙中沒有恆星或星系形成，只有一些中性的氫和氦原子。 這些原子吸收背景輻射，使宇宙變暗。 這個黑暗的時代持續了數億年，直到第一代恆星和星系誕生，它們的輻射使宇宙再次明亮，這個過程我們稱之為再電離。
這些第一代恆星和星系由最原始的氫原子和氦原子組成，它們的質量和亮度都非常大，壽命很短。 它們的死亡可能是一些恆星質量黑洞形成的起源。 然而，這些恆星質量的黑洞要成為超大質量黑洞需要很長時間和大量的物質。 因此，我們預計超大質量黑洞應該在再電離後的一段時間內形成，即宇宙年齡後約1至2億年。
然而，最近的一些觀察給我們帶來了一些驚喜。 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的高解像度光譜儀取得了重大發現，該望遠鏡使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的高解像度光譜儀觀測了約130億光年外的乙個名為GN-Z11的星系，該星系是已知最遙遠的星系之一，紅移為106，這意味著我們看到的是宇宙年齡只有4億年時的樣子。
本文作者發現，除了這個星系強烈的恆星形成活動外，還有乙個更令人驚訝的特徵，那就是它的中心有乙個小而活躍的黑洞，它的質量大約是太陽質量的160萬倍，吸積率大約是愛丁頓極限的5倍， 這是描述黑洞最大吸積率的理論值。這個黑洞是已知最早的黑洞之一，它的存在對於我們理解黑洞的形成和演化，以及它們對宇宙的影響具有重要意義。