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直爆黑洞的神秘誕生：為何這些超巨大黑洞讓宇宙科學家震驚？
在宇宙的早期歷史中，科學家們注意到了一些特別的天體，這些天體的誕生方式標誌著宇宙物質演化的一個重大範疇：直爆黑洞（DCBHs）。這些神秘的黑洞在距今約100到250百萬年時建立，這一時期被稱為紅移z約在15至30之間。
直爆黑洞的形成過程不同於傳統理論中的黑洞，這些黑洞是通過直接的重力崩潰形成的，而不是從恆星的死亡演化而來。
直爆黑洞的形成需要特定的環境條件。主要條件包括；金屬含量為零的氣體（僅含氫和氦）、足夠高的激發氫原子的Lyman–Werner光子的照射以及能夠破壞氫分子的激光流。這些條件能防止氣體冷卻及其碎裂，從而使得氣體雲完整地經歷引力崩潰，達到極高的物質密度。
當物質密度達到約107 g/cm³時，這些氣體雲將發生普通相對論不穩定性，轉而形成直爆黑洞。這意味著它們的誕生是直接來自原始氣體雲，而非由恆星前身所產生。
根據2022年7月報導的一項電腦模擬，研究人員發現，在極少數條件下，強而冷的吸積流可以在沒有紫外輻射和超音速流動的情況下，創造出大質量黑洞種子。這項模擬顯示，在一個成長到約4000萬太陽質量的環境中，最終形成了幾個超巨星，並成功轉化為直爆黑洞。
直爆黑洞的稀有性
直爆黑洞被認為是高紅移宇宙中極其稀有的天體。當前的宇宙學模擬結果顯示，這些黑洞的數量在紅移15的時候，可能僅有大約每立方吉差秒（gigaparsec）1顆。這一預測受到Lyman–Werner光子最小通量的強烈影響，在一些最樂觀的情況下，DCBHs的密度可能高達每立方吉差秒107顆。
直爆黑洞的發現
2016年，由哈佛大學的天體物理學家Fabio Pacucci領導的一組研究團隊，運用哈勃太空望遠鏡和錢德拉X射線天文台的數據，首次確認了兩個直爆黑洞的候選者。這些候選者均位於紅移z>6的區域，在CANDELS GOODS-S領域中的光譜特徵與預測相符。
這些直爆黑洞預測會產生比其他高紅移來源更為顯著的紅外輻射，進一步的觀測，特別是借助詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，將對確認這些來源的本質至關重要。
與其他黑洞的區別
與原始黑洞的形成過程不同，原始黑洞的誕生與能量及帶電物質的直接崩潰有關，直爆黑洞的形成則源自異常稠密和大型的氣體區域之崩潰。值得注意的是，由第三代恆星（即Population III stars）形成的黑洞並不屬於直爆黑洞範疇。
總結
直爆黑洞的發現不僅拓展了我們对黑洞形成的理解，同時也啟示了早期宇宙中可能存在的複雜現象。這些神秘的天體正在重新定義我們對宇宙演化的基本認識。隨著科技的進步，未來我們是否能揭開這些黑洞更多的秘密呢？
