
約290億光年的距離,是迄今發現的最遠的類星體超大質量黑洞。它的光今天到達我們的眼睛僅是光譜的一部分,因為它是在大爆炸之後6億9000萬年形成的。現代天體物理學最大的難題是描述宇宙是如何從一個沒有行星、恆星或星系的混沌中形成今天我們所看到的豐富結構化、多樣化的宇宙。就我們所看到的,當宇宙只有幾億年的時候,我們發現了許多有趣的物體,充滿宇宙的恆星和星團;有十億顆恆星的星系照亮了宇宙;甚至宇宙在十億年前形成了具有非常大黑洞的類星體。但是宇宙是如何在這麼短的時間內製造出如此巨大的黑洞呢?經過幾十年的相互矛盾,科學家們終於知道原因。

宇宙可能是什麼樣子,第一代恆星,其質量是幾百甚至一千個太陽質量,並且可能導致相應的黑洞形成,黑洞是最早的類星體所具有的質量。NASA表示在大爆炸後的50億到100億年,大量一代恆星開始形成。大質量氣體雲開始坍塌,但由於它們僅由氫和氦組成,它們很難將熱量散發出去,並耗散能量。因此,形成的星團需要比今天形成恆星的星團大得多,這對於形成什麼樣的恆星有影響。今天,我們通常形成質量大約是太陽質量的40%的恆星,而第一代恆星的平均質量大約是太陽質量的25倍。因為需要冷卻才能坍塌,它只是最大的團塊,這些團塊在形成之初就會形成恆星。平均「第一代恆星」的質量可能是太陽的10倍,許多特大一代恆星達到數百甚至1000個太陽質量。

上面顯示的每個恆星類的溫度範圍。今天絕大多數的恆星都是M級恆星,只有1個已知的O型或B級恆星在25個範圍內。我們的太陽是G級恆星。然而,在早期宇宙中,幾乎所有的恆星都是O類或B類恆星,其平均質量是今天的平均質量的25倍。這些恆星中的大部分將在超新星中結束生命,產出中子星或小質量黑洞。但是,在沒有任何重元素的情況下,恆星將在它們的核心達到如此高的溫度,光子,即光的單個粒子,可以變得如此有活力,它們將自發地開始從純能量中產生物質和反物質對。你也許聽說過愛因斯坦的E=mc2,這也許是它最強大的應用:一種純粹的能量形式,如光子,只要遵守控制自然的基本量子規則,就能產生大量的粒子。製造物質和反物質的最簡單方法就是讓光子產生電子/正電子對,如果溫度足夠高,它們就會自己產生。

當產生足夠高的能量光子時,它們將產生電子,正電子對,導致壓降和破壞恆星的失控反應。超新星的峰值亮度比其他任何「正常」超新星大很多倍,在這些超大質量恆星中,就像在所有恆星中一樣,引力正將把所有物質拉向中心。但是光子,以及這些恆星核心中產生的所有輻射,將被恆星推回,並保持恆星向上,防止其崩潰。然而,當開始從這些光子產生電子正電子對時,就失去了一些輻射壓力。正在耗盡你的恆星抵抗重力崩潰的能力。雖然確實有一些很窄的質量範圍導致恆星完全毀滅自己,但是很大一部分的情況會導致整個恆星直接坍塌形成黑洞。