2019年4月10日，人类历史上首个黑洞照片公布，由此拉开了黑洞探索的真正序幕，对于黑洞，我们对它的了解仍然是九牛一毛，甚至连它的冰山一角都没摸透。
关于黑洞的形成，目前的理论是这样的，某一个大质量恒星濒临灭绝，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程即停止，随后被压缩成一个密实的形体，同时也压缩了内部的空间和时间。这时候就有两种可能，一种是压缩极致到了极限，这时候会成为中子星，另一种突破极限，无限制地压缩下去，这时候就变成了黑洞！
但是黑洞有大有小，那些超大质量黑洞到底是怎么形成的呢？虽然我们了解恒星质量黑洞背后的过程，以及它们是如何从恒星的引力坍缩中形成的过程。但是星系中心惊人的庞然大物呢？那些超大质量黑洞（SMBH）可以增长到比太阳大数十亿倍的质量呢？他们是怎么变得这么大的呢？
超大质量黑洞是通过消耗气体和整个恒星而形成的
很明显，这些超大质量黑洞不是一开始就这么庞大。他们必须成长。从广义上讲，只有一种可能发生的方式：一个巨大的前恒星形态，随着时间的推移，通过合并和吞噬，它变得足够大，有一天会成为一个超大质量黑洞。
问题是，研究表明，形成这些大质量始祖体的条件非常罕见，但是每个大星系的中心都有一个超大黑洞，这有点自相矛盾。超大质量黑洞的一个问题是它的数量太多了。天文学家非常确定在所有大星系的中心都有一个。那么它们是怎么从一颗坍塌的恒星变成一个如此巨大的物体？
科学家们认为，作为中小型黑洞前身的恒星，其形成的条件比先前想象的要广泛。他们的理论认为，这些前体恒星不仅通过吸积星际气体，而且通过吞咽其他较小的恒星而成长。
不过这一切都是从巨大的星际气体云开始的。在这些云层中，由于自身重力的作用，大质量恒星可能会坍塌。这些始祖恒星最终会演化成中小型恒星。
但是其中存在问题。研究表明，直接崩塌只能发生在金属丰度较低的云中，没有比氢和氦重的元素。氧和碳等较重元素的存在才会改变气体云的动力学。这些金属冷却了气体云，当气体自坍缩时，它会分裂成更小的云。这些较小的云团随后导致形成较小的恒星，而不是一个足够大的质量成为SMBH的前兆。因此，这些原始气体云的直接崩塌不能解释我们在星系中心看到的所有超大质量黑洞。
制造巨型黑洞的“原材料”
但是根据科学家的一个模拟，先前的研究是部分正确的。如果有足够的金属含量来冷却这些巨大的气体云，它们仍然会碎裂，从而形成许多较小的恒星。他们的研究表明，一股强大的气体会流向云中心，将较小的恒星吸引进来，被中心的大质量恒星吞没。这样一来，尽管云层破碎，形成了较小的恒星，但高金属含量的气体云仍然可以形成质量足够大的恒星，成为超大质量黑洞的前身。
不过这是科学家首次在富含重元素的云中发现如此大的黑洞前兆的形成。因此他们有理由相信，这样形成的巨星将继续成长，并演化成一个巨大的黑洞。
研究中的这个数字显示了从坍缩时刻到300年和600年间隔前恒星的增长。在模拟中，不同的行代表不同的金属丰度浓度。顶行表示没有金属含量的云，金属含量随着我们向下移动每行而增加。与以往的研究相比，这一模拟结果表明，即使来自金属丰度较高的气体云，大质量的前体恒星仍然可以形成。通过尘埃的冷却，它们随着气体的流入而移动，最后与中心恒星合并。因此，原恒星的质量增长几乎与云的金属丰度无关……
总的来说，巨型恒星是我们在几乎所有大星系中看到的中小型黑洞的前兆。这项研究，通过强有力的模拟，表明这些前体恒星比以前的研究显示，更容易在金属丰度更高的气体云中形成。不过这项研究并不能明确地告诉我们超大质量黑洞的形成，在未来，我们也许可以回答这个问题：星系中心的巨型超大质量黑洞是从哪里来的？