新恒星 宇宙已经造出了几乎所有恒星 黑洞是宇宙调光器

研究表明，宇宙能制造的恒星——大约95%的恒星——差不多都已经造完了。未来，新诞生的恒星只会越来越少，期间偶尔还会发生星系合并或其他突发事件等。

我们的人类世界，沐浴在光芒下。首先，地球上有光照的那一面，每平方厘米每秒接收大约10万亿个光子，这些光子来自遥远的天然巨型热核反应堆——也就是我们所说的太阳的——外层。然后，也有光子在任何立方厘米的开放空间内四处游走。有些是130亿年前宇宙热大爆炸时遗留下来的微波，另一些则是遥远的恒星以及宇宙中各种各样的天文物理现象产生的光子。

我们也被来自地球的人造电磁辐射所包围。我们温暖而柔软的人类是行走的强有力的红外信标。我们神奇的化学代谢可以将能量转化为热量，并将光子辐射到环境中。如果你戴上一副可以感知电磁波谱中红外波长的眼镜，你会看到一个光芒四射的世界:有你自己发出的光，有你的猫狗、宠物鹦鹉发出的光，甚至还有扑动的昆虫身上的微小肌肉。

但是，当我们把目光投向广袤的宇宙中时，越来越明显的是，我们这个充满光芒的世界，在宇宙中似乎有点不寻常。最明晃晃的一个提示之一就是，每当太阳落山后，我们的世界就陷入一片黑暗。如果我们生活在一个真正的无限且永恒不变的宇宙中，那么我们可能不管走到哪里，一抬头就可以看到满天的星星，所有恒星无限堆叠以至于照理说应该任何地方都有光可见。

有点矛盾吧？在宇宙学中，我们称之为“奥尔勃斯佯谬”，它是由德国天文学家奥尔勃斯于1823年提出的。尽管奥尔勃斯本人努力试图用数学方法解决这个长期被认可的问题，但他仍然未能为“为什么宇宙的大部分是黑暗的”这个问题提供一个很好的答案。最后，埃德加·爱伦·坡在1848年第一次对奥尔勃斯悖论给出了合理的解释。爱伦·坡的定性分析是，也许宇宙太年轻，无法让整个天空空充满光。

对奥伯斯佯谬的现代解释有一些微妙之处，但实际上确是可以归结为以下事实：我们并不是生活在一个无限且永恒不变的宇宙中。宇宙不仅年龄有限，而且制造恒星的历史也十分复杂，并且宇宙也在不断扩张，进而稀释了从远方抵达我们周围的光强度。因此，我们头顶的苍穹看起来亮得不太均匀，然后与我们生活的日常环境相比，大多数宇宙还尤其喜欢“吞噬”光子。

但是故事并没有就此结束，因为明星的历史上有一些奇怪的事情。首先和恒星的实际形成有关系。虽然我们对单个恒星或星团形成的基本物理动机和过程有着自信的理解，这是从星际介质的引力凝聚和坍缩开始的，但当涉及到整个星系时，就更加困难了。

过去三十多年的研究表明，大约在100亿到110亿年之前，整个宇宙中的“造星”活动曾达到过一次高峰。自此之后，虽然宇宙中依旧不时地会有新的恒星形成，但造星频率已大不如前。基本上可以说，宇宙能制造的恒星——大约95%的恒星——差不多都已经造完了。未来，新诞生的恒星只会越来越少，期间偶尔还会发生星系合并或其他突发事件等。

但这里还有一个大问题。是什么限制了宇宙能够制造的恒星数量？这也是一个经久不衰的天文讨论话题，尤其是经常被提及的与单个星系的恒星构成有关的话题。比如我们现在的宇宙学范式是，我们生活在一个以暗物质为主导的宇宙中，而在这个以暗物质为主导的宇宙中，最大的星系应该是最近才形成的，它是由低等级的小星系通过引力合并而成。然而，如果你仔细研究那些巨大的星系，你会发现它们大多数是由更早的恒星组成的，这意味着它们至少已经存在了很长时间。

为了解释这一点，天文学家引入了“息产”这个概念。在这个过程中，一些活动抑制或阻止了星系中新恒星的形成。不出所料，你需要一个十分强大的机制，才能够以如此大的规模抑制或阻止造星活动，然后这背后嫌疑最大的因素是存在于大多数星系中心的超大质量黑洞。这些黑洞呢，会吞噬它们周围的一切。当物质接近黑洞表面时，它们会以光子和粒子的形式释放出能量。这种向外辐射的能量恰好将本可以渐渐冷却并凝聚成新恒星的星际气体吹远吹散，从而抑制了新恒星的形成。

当然具体过程我们不太了解。但是有一个新的令人兴奋的线索，超大质量黑洞的质量似乎与其星系中恒星的总质量有关。这个线索非常令人惊讶，因为即使是质量超过太阳十亿倍的超大质量黑洞，其大小也与太阳差不多。因此，有可能一个直径上万光年的星系实际上与它中心的一个非常小的点有密切的关系。

对此，有一个解释是，这其中存在一种脉冲反馈机制。如果黑洞通过吞噬与形成新恒星相同的星际气体而成长，那么这个过程也会导致辐射出去的能量被黑洞本身吞噬，进而辐射出去又被吸回来的能量又会吹远吹散使黑洞长大的星际气体，同时也阻止了整个星系的造星活动。在这个机制下，黑洞的质量和星系中恒星的总数，在它们的整个生命周期中，始终处于同步增长的状态。

这也促成了黑洞最奇怪的特征之一。虽然宇宙“朝一个方向运动”——空并及时弯曲到黑洞表面，但没有什么可以逃脱，但黑洞也可以为宇宙中观察到的一些最亮、影响最深远的现象提供解释。反过来，这些现象可能会极大地限制宇宙中恒星的数量；它还起到抑制宇宙中光的积累的作用。有句老话叫没有黑暗就没有光明。对于宇宙，我们也可以说，没有光，就没有黑暗。