日本東北大學(Tohoku University)的研究人員利用計算機模擬，提出了超級黑洞如何誕生的一套新理論，能夠解釋為什麼今天科學家觀測到的超級黑洞數量有這麼多。
超級大黑洞形成示意圖。(NAOJ)科學家已經發現，幾乎每個星系的中央都有一個超級大黑洞，有的質量可以達到百億個太陽這麼大。但是，它們是怎麼來的，是現在天文學上一大謎題。
較多人接受的一種理論是，它們是由某種天體直接坍塌而來，科學家把這些天體稱為黑洞的「前體」。要坍塌成這麼大的黑洞，科學家認為它的前體應該是一顆質量超級大的恆星。
那麼大的恆星是怎麼形成的呢？
理論認為，星際間的原始氣體雲在自身引力的作用下坍塌，變成大質量的恆星。
可是以前的研究發現，這種情形應該發生於只含有氫和氦元素的原始氣體雲，一旦氣體雲中含有像碳、氧這類重一些的元素，這將改變氣體的力學特性，導致坍塌的氣體分團，從而生成幾個小恆星，而不是一個大質量恆星。因此科學家認為，僅靠原始氣體直接坍塌理論模型，無法解釋為什麼現在觀測到的超級黑洞數量會有這麼多。
東北大學的博士後研究員孫明俊(Sunmyon Chon，譯音)和研究組的成員一起，使用超級計算機ATERUI II建立三維高解析度的長時間演化模型，檢驗富含重元素的氣體能否演化成超級恆星。
以前，富含重元素的氣體雲演化恆星的過程很難模擬，因為氣體的劇烈分裂需要大量的計算，但是2018年啟用的超級計算機ATERUI II解決了這項困難。研究人員終於可以通過模擬，研究氣體雲演化誕生恆星更細節的過程。
模擬發現，與以前預測不同的是，富含重元素的氣體雲也可以演化誕生超級質量的恆星。
他們發現，氣體雲仍然分團，形成多個小一些的恆星。然而，模型中出現一股強烈氣流朝著氣體雲中心流動，小恆星在這股氣流的牽拉下，被中心大質量的恆星吞併。最終，這套模擬系統誕生了一顆質量為一萬個太陽那麼大的恆星。
「這是我們第一次展示，富含重元素氣體雲能夠誕生大質量的大型黑洞前體。我們認為這顆巨大的恆星將持續長大，直到演變成一個巨型黑洞。」孫明俊說。
東北大學教授大木和幸(Kazuyuki Omukai，譯音)說：「我們的新模型比起以前的研究，能夠解釋更多黑洞的來源，也為超級黑洞的來源提出了統一的認識。」
這份研究今年5月發表在《王家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。