臺北市立天文科學教育館

幾乎所有成熟星系的中心都存在一顆超大質量黑洞，而這些黑洞的質量與星系本身的性質呈現明顯相關，顯示它們之間有深刻的連動關係。因此，這可說是一個宇宙學中經典的「雞生蛋蛋生雞」問題：究竟是星系先形成，還是中心的黑洞先出現？根據目前的觀測與理論研究，星系與超大質量黑洞之間可能不是單向的因果關係，而是同步形成、共同演化的結果。

一、傳統觀點：星系先於黑洞

傳統理論認為，宇宙初期的大質量氣體雲首先塌縮形成恆星，這些恆星構成了第一代星系的主要成分。在生命末期，較大質量的恆星經由超新星爆炸形成恆星級黑洞。隨著時間推移，這些黑洞透過吸積周圍物質與彼此合併，逐漸成長為星系中心的超大質量黑洞。這一過程雖需數億至十億年，但在宇宙的年齡尺度下是可能完成的。

二、新觀測：黑洞可能先於星系

然而，近年的觀測結果挑戰了上述推論。詹姆斯・韋伯太空望遠鏡在高紅移宇宙中發現，一些星系在宇宙年齡僅約 4 至 5 億年時，中心就已擁有質量高達數百萬太陽質量的黑洞。例如 2023 年公布的 UHZ1 星系，其中心黑洞的質量甚至與整個星系中恆星的總質量相當或更大。這暗示黑洞可能在星系結構完全形成之前就已經存在。

三、最新主流觀點：黑洞與星系的共同演化

目前學術界較一致的看法是，黑洞與星系在形成初期即有密切交互作用，是一種「協同成長」的過程。黑洞吸積活動釋放出的高能輻射與噴流可改變星系內部氣體分布，影響恆星形成速率；反過來，星系中的氣體供給與超新星爆炸也為黑洞提供持續增長的物質來源。這種雙向回饋機制能自然解釋黑洞質量與星系性質之間的密切相關。

結論

星系與其中心超大質量黑洞之間的關係並非簡單的先後順序問題。根據目前觀測與理論推估，它們極可能是在宇宙早期就同步誕生、密切互動並共同演化的系統。雖然傳統上假設星系先形成，再孕育出黑洞，但近年觀測顯示黑洞可能在星系成形之前即已出現。未來更多高解析、高紅移觀測資料，將有助進一步釐清這個深具意義的宇宙演化問題。