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上週四，我的同事約翰·馬特森描述了一個非常驚人的星系，它有點不浪漫地被稱為 BX442。它擁有宏偉的螺旋圖案，而它的數百個星系同類卻顯得笨拙和畸形，這是一個獨特而特殊的異常現象，這向許多天文學家表明宇宙風車是短暫的藝術形式，就像藏族沙壇城一樣。約翰的文章促使我談論幾乎同一歷史時期一幅同樣引人注目的影像。
它顯示了一個星系，星系中充滿了巨大的氣體團塊，其中至少有三個（標記為 A、B 和 D）被強烈電離，以至於它們必須包含質量為 300 萬至 2000 萬個太陽質量的巨型黑洞。這樣的三胞胎是罕見的，更值得注意的是，沒有碎片痕跡或其他跡象表明該星系是幾個星系碰撞的產物。顯然，所有三個黑洞都是本土產生的，這是已知的第一個在同一星系中形成多個巨型黑洞的例子。凱文·肖溫斯基和他的同事去年秋天發表了這張哈勃太空望遠鏡影像，他在 1 月份的美國天文學會會議上告訴了我這件事。
通常，當天文學家驚歎於超大質量黑洞時，他們會專注於那些可以追溯到宇宙歷史最初十億年的黑洞。那些古老的黑洞在很短的時間內就達到了驚人的規模。天文學家珍妮·格林在我們 1 月刊中指出，它們增長的速度如此之快，意味著它們很可能是透過巨大的氣體雲的直接坍縮形成的。如果採用通常的多步驟過程（恆星誕生、恆星死亡、死亡的恆星坍縮成黑洞、黑洞聚集）來形成這些黑洞，可能需要太長時間。
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但是，肖溫斯基團隊的發現提出了相反的問題。該星系的宇宙紅移為 1.35，對應的宇宙年齡為 45 億年，足夠黑洞長大的時間了。如果說有什麼問題的話，那就是時間太長了。超大質量黑洞的形成時代應該早已結束。此外，這些黑洞很重，應該都已經沉到星系的中心並融合為一個。因此，這三胞胎表明黑洞仍在繼續形成。或許多步驟過程仍然在起作用。
容納黑洞的氣體團塊雖然看起來不那麼優雅，但它們本身就令人著迷。我們自己的星系也有巨大的星際氣體雲，但這些團塊是不同數量級的巨型。它們跨越數千光年，包含多達 10 億個太陽質量，它們之於我們星系的氣體雲，就像木星之於地球。天文學家在 90 年代中期開始注意到它們，當時哈勃望遠鏡、凱克望遠鏡和其他望遠鏡開始拍攝紅移超過 1 的星系的照片。人們最初的本能是將團塊狀星系視為星系碰撞的後果，但事實證明，它們是星際氣體凝固的星系。
當時的星系包含的氣體比例要大得多，質量佔比為 10% 到 50%，而今天的銀河系只有幾個百分點，氣體受到來自星系際空間的巨大河流的攪動（如右側藝術家概念圖中的流動）。氣體沒有被動地依靠其他物質的引力，而是主動地重塑了星系。它在自身強大的重力和強烈的湍流運動下分裂，將恆星帶在其中，並且大多數團塊最終創造了巨型黑洞。
團塊狀星系具有與銀河系大致相同的質量、大小和數量。它們通常具有扁平的圓盤形狀，並且正如 BX442 所顯示的，它們具備形成螺旋圖案的所有先決條件。因此，它們似乎代表了像我們銀河系這樣的系統的湍流青春期。天文學家弗雷德里克·布林諾說：“所有這一切都表明，它們是典型的類銀河系螺旋星系的前身。”
聽到天文學家淡化主要星系碰撞的重要性，就像聽到鐘擺擺回的吱吱聲。我開始科學寫作職業生涯的近 20 年前，天文學家帶著新皈依者的熱情接受了碰撞。事實上，他們已經證實了大規模堆積對於創造非常大的星系的重要性。但他們現在認為，大多數星系的演化、恆星形成和超大質量黑洞的增長是由內部過程和偶爾來自小規模近距離星系遭遇的搔動驅動的，就像可能啟動了 BX442 中螺旋圖案的假想迷你星系一樣。例如，左側影像中的星系都具有活躍的超大質量黑洞，但只有左上角的星系正在經歷大規模碰撞（這是 28 個樣本中唯一的例子）。星系的美麗不需要來自外部的推動。它來自內部。