恒星碰撞在宇宙年轻时可能很常见
恒星碰撞在宇宙年轻时可能很常见。图片来源：CC0 公有领域
（神秘的地球uux.cn）据加州大学洛杉矶分校：在我们太阳系的银河系角落，恒星很少相撞。这很合理：太空辽阔，恒星有空间漫游。即使在现代宇宙的大部分地区，恒星碰撞也很罕见。然而，詹姆斯·韦伯太空望远镜能深入太空，观测宇宙时距离大爆炸不久。其观测揭示了极其紧凑的恒星系统，这让人怀疑恒星碰撞曾经更为常见。
一项由UCLA天体物理学家领导、目前发表在arXiv预印本服务器上的新研究发现，早期宇宙中恒星系统极为密集，恒星经常相互碰撞。这些碰撞可能以极快的速度发生，导致恒星毁灭，也可能以较慢的速度发生，这种情况下它们合并为一体。
恒星合并形成黑洞种子
反复合并可能产生一颗极其巨大的恒星，最终可能坍缩成黑洞。其中一些巨大的恒星最终演变成了黑洞。这一发现有助于解释超大质量黑洞的种子为何能足够早形成，从而成长为年轻宇宙中已经存在的巨大黑洞。
“也许我们模拟中最奇怪的结果是，恒星可以在星团内反复合并，直到形成一颗质量相当于整个星团质量的巨大恒星，”加州大学洛杉矶分校博士生兼通讯作者克莱尔·威廉姆斯说。“当如此巨大的恒星生命尽头时，模型表明它可能别无选择，只能坍缩成自身，形成一个巨大的黑洞。”
银河系中心附近也提供了类似基本成分的例子：一个嵌入在致密核星团中的巨大黑洞。该模型表明，一旦黑洞存在，其引力会加速附近的恒星，导致靠近黑洞的碰撞导致它们被毁灭，而不是合并并释放气体到周围区域。
“在近宇宙中，恒星碰撞频繁发生的地方是银河中心，”威廉姆斯说。“在我们的模型中，一旦这些极其质量巨大的恒星转变为中等质量的黑洞，系统就类似于我们自己的银河中心，银河中心是一个被密集星团包围的黑洞。”
连接那些小红点
超大质量黑洞的起源一直是个谜。天文学家原本预计它们会逐渐增长，但詹姆斯·韦伯太空望远镜发现它们在大爆炸后迅速形成。这项新研究并非首次提出恒星碰撞作为机制，但建模将诸如引人入胜的“小红点”（LRD）等观测数据与理论模型结合起来，以识别密集星团内恒星碰撞的清晰路径及超大质量黑洞形成。
长距离探索障碍（LRD）——早期宇宙中极其紧凑、看起来像红点的天体——被认为中心包含一个快速增长的黑洞。新的模拟表明，长距离辐射飞船可能是密集的恒星团，充满恒星碰撞，正在形成一颗非常巨大的恒星，最终可能成为黑洞。
“小红点是天文学中的热门话题。你可以将试图理解长距离记忆障碍的研究与盲人试图通过触摸大象来描述它的故事进行比较，每个人根据触摸的部位对大象的描述不同，“加州大学洛杉矶分校天体物理学家兼合著者斯马达尔·瑙兹说。“我们的研究将这些视角联系起来，可能帮助我们更多地了解这头大象。”
年轻宇宙中的致密星团
中等质量的黑洞可能需要这样的星团才能存在。这些黑洞是一种难以捉摸的类型——比恒星死亡时形成的黑洞大，但比主导星系中心的超大质量黑洞小。它们几乎从未被观测到。
这些星团起源于早期宇宙特有的条件，而早期宇宙与我们今天所见的非常不同。没有像银河系那样的大螺旋星系，只有密集的恒星团区域。在这些星系团中，恒星相互碰撞并形成黑洞，星系最终围绕这些黑洞形成。最终，宇宙膨胀，变得不那么极端，向现在的平衡状态移动。
威廉姆斯说：“密集的星团为我们模型中大质量黑洞种子提供了自然的诞生地。”“形成黑洞的同一个环境还能提供影响其后续生长的恒星和气体。”
出版信息
Claire E. Williams 等，《原始球状星团、核星团中恒星高红移碰撞的宇宙学框架》及 Little Red Dots，arXiv （2026）。DOI：10.48550/arxiv.2603.26872
