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加利福尼亚州长滩——过去十年揭示的宇宙奇特现象之一是，星系及其中心的巨大黑洞似乎天生一对。这是一种乍一看很明显，但越想越奇怪的生活常识。
巨大的黑洞是一个可怕的野兽，肯定能够按照自己的意愿弯曲周围的星群。然而，即使是巨大的黑洞，按照星系的标准来看仍然相当小，因此星系应该不会太在意内部的怪物。而怪物本身只与相当小的邻域直接接触，应该不会注意到星系中发生的大部分事情。
然而，天文学家发现，黑洞的质量始终约占其星系质量的 0.1%——或者更准确地说，占其星系中呈球状部分质量的 0.1%（对于球状星系而言，这是整个星系；对于像银河系这样的螺旋星系而言，仅是最内部的部分）。一些天文学家认为，黑洞质量与星系本身的质量无关，而与恒星的速度有关，但这实际上殊途同归：黑洞和它们的主星系是血亲兄弟。
是黑洞先出现并引导了星系的形成，还是星系先出现并积累了黑洞，或者是一些共同因素塑造了它们两者？由于星系是宇宙的基石，因此这个问题是许多宇宙演化谜题的核心。
答案是什么？黑洞先出现，国家射电天文台的克里斯托弗·卡里利和他的同事今天在美国天文学会会议上宣布。他们使用射电望远镜研究了来自大约 120 亿年前的四个带有黑洞的宿主星系，当时宇宙只有大约 10 亿年的历史。通过测量气体云的速度，他们估计了每个星系的质量，并通过研究物质坠入相应黑洞时发出的光谱发射线，他们估计了黑洞的质量。
这些古老的黑洞被证明比当今宇宙中的黑洞按比例重得多——约占星系质量的 3%。由于黑洞永远不会缩小，星系一定已经壮大，才能解释目前 0.1% 的质量比。“黑洞先出现，然后以某种方式——我们不知道如何——在其周围发展了星系，”卡里利说。
需要注意的是，这项研究仅考察了四个星系，而且是异常巨大的星系。这种趋势是否适用于宇宙历史早期阶段的所有星系，还有待观察。此外，这项研究仅确定了哪个先出现。它没有说明黑洞最初是如何形成的，或者在明显的“尾巴摇狗”的情况下，它们是如何控制整个星系的形成的。“这并没有真正解决这种关系的起源问题，”卡里利说。“它解决的是这种关系何时建立的问题。”
的确，这个结果提出了一个全新的谜团。黑洞具有相当的破坏性，肯定可以阻止星系的形成——例如，通过喷射出辐射或物质射流。正如剑桥大学的安德鲁·费边在会议的另一次演讲中讨论的那样，巨大黑洞的形成应该释放出足够的引力能来炸毁整个星系。然而，在最新发现的案例中，黑洞似乎正在帮助其星系的形成。也许黑洞掩盖了它们可怕的名声。它们可能是伟大的宇宙园丁，照料着周围的星系，并使一些星系（如我们的星系）适宜生命居住。
更新（1 月 8 日）：国家光学天文台的托德·劳尔表示，他担心这项研究可能落入了统计陷阱。即使平均星系的质量是其黑洞质量的 1000 倍，但在这个平均值周围仍然存在分布——有些星系较小，有些星系较大。然而，较小的星系本质上比更大的星系更常见，因此，给定质量的黑洞更可能在较小的星系中被发现，因此显得过大。因此，卡里利团队看到的星系-黑洞配对可能不代表古代宇宙，在这种情况下，哪个先出现的问题仍然没有答案。
年轻星系中气体的射电望远镜图像由 NRAO/AUI/NSF, SDSS 提供