先有黑洞还是先有星系

胡德良

黑洞和星系，到底先有哪一个?由于大多数星系的中心都有巨型黑洞，天文学家们想搞清这些宇宙巨物是不是产生星系的种源。然而，黑洞也具有巨大的破坏力，按照推理，它们也本应该阻碍星系的发展。于是，天文学家们做了一个判断——黑洞是首先存在的，在2009年美国天文学会年会的新闻发布会上，天文学家又描述了这个判断。专家们说，基于该判断的发现，将会使科学家们对星系的诞生有更加清晰的认识。

近些年来，天文学家们认识到宇宙内近处的星系全都是其中心黑洞质量的约700倍。许多天文学家认为，这个比率可以提供给我们一个线索，透露出星系与黑洞形成的先后关系。于是，新墨西哥州索科罗市美国国家射电天文台的克里斯·卡里利教授和帕萨迪纳市加州理工学院的多米尼克·里彻斯教授带领着一个研究小组，着手研究是黑洞的形成先于星系，还是恰恰相反。

研究人员观测了宇宙深邃之处的星系，仔细观察了遥远的过去，即宇宙大爆炸后10亿年时的情形。要想研究这些星系的详细情况，唯一途径就是利用无线电波，因为中心的黑洞还在吸进物质，释放出能量，因而形成的光芒太强，以致无法观看到周围的星系。卡里利及同事利用新墨西哥州美国国家科学基金会的巨阵(VLA)射电望远镜和法国的布尔高原干涉仪，将观测集中在4个这样的目标上。

通过无线电信号，结合这些区域中气体分子的运动情况，研究人员推测出这些早期星系的质量，并将该质量与通过光学数据获得的黑洞质量进行对比。他们发现，这些星系的质量比所预料的小约20～30倍，只有其中心黑洞质量的30倍。卡里利及同事推测，如果比起当今的星系，早期宇宙中的星系中心周围拥有较少的物质，那么这些星系中心的黑洞一定形成于星系之前。

卡里利说：“情况看来是这样的：先有黑洞，然后星系在黑洞周围发展开来。”最终，就像一个趋于成熟的水果，星系的质量越来越大，直到与黑洞质量的比率达到天文学家在附近星系中所观察到的状况。卡里利及同事承认，该研究结果好像与先前的发现相矛盾。