关于宇宙初期为何就存在超大质量黑洞，天文学家就从来没想明白过。自2006年以来的观测结果显示，在宇宙诞生不到10亿年的时候，就已经有质量至少为10亿个太阳的黑洞出现了。根据传统认知的黑洞形成方式，这个时间太过于早了。耶鲁大学的理论天体物理学家Priyamvada Natarajan说，如果只有一两个这样的超古老的庞然大物，或许还可被视作为怪物而忽略。
但迄今为止，天文学家已经发现了超过100个这样的超大质量黑洞，而且这些它们都在宇宙年龄还不到9.5亿年时就已经存在了。Natarajan说：“这个数量太多了，多到无法被视为怪物。它们的形成必须有个自然的解释。”
超大质量黑洞会不断地吞噬周围的气体和尘埃。通常的假说认为这些黑洞要么自诞生起就大得叹为观止，要么就是它们有着超乎寻常的增长速度。
但这些理论正受到一些新发现的挑战，天文学家不得不重新思考早期的超大质量黑洞究竟是如何生长的这一问题。在现在的宇宙中，黑洞通常由大质量恒星形成，这些恒星会在生命的尽头因自身的引力作用而坍缩。它们的质量一般从小于100个太阳质量开始，可以通过与另一个黑洞合并、或从周围的环境中吸积气体来生长。
通常，这种气体会形成一个围绕着黑洞的吸积盘，由于摩擦的作用，盘的温度会被加热到白热温度，并释放出穿越数十亿光年仍能可见的光辉。这些黑洞以气体为“食”，被称为类星体。一个类星体的“进食”速度越快，环绕它的盘所发出的光也就越亮。
但这种从气体发出的光芒会限制黑洞的生长：盘所释放出的明亮光子会将新来的物质推开，因而给每个黑洞的增长速度加上了一个物理极限。
天文学家用“爱丁顿比（Eddington ratio）”来表示黑洞的“进食”速率，爱丁顿比衡量了黑洞的实际亮度与它在尽可能快速进食时的亮度的关系。天文学家只测量了大约20个早期宇宙的超大质量黑洞的爱丁顿比，发现大部分似乎都在以极限速率进食，而在现代宇宙中，类星体的“进食”速度大约只有它们的十分之一。
但即便是如此疯狂的“喂养”速率，似乎仍无法解释那些超大质量的黑洞是如何形成的：就算将黑洞的进食速率会随着黑洞的增长而加快的因素考虑在内，一个质量为100个太阳质量的黑洞即使以极限速率生长，也需要大约8亿年的时间才能达到10亿太阳质量。而且这8亿年并不包括它的最初形成时间。
但韩国国立首尔大学的物理学家Myungshin Im和他的同事还有一个担心，他们认为之前的观测或许忽略了那些更“挑剔的食客”，因为已被发现的大多是那些进食更快的黑洞，它们更加明亮，因此更易于被探测到。如果早期的大质量黑洞中存在一部分“慵懒的食客”，那它们的超大质量就更加匪夷所思了。这种黑洞的存在或许能帮助天文学家排除一些现有的增长假说。
因此在2015年9月，Im和他的团队在智利拉斯坎帕纳斯天文台进行一次观测中，特意搜寻更暗淡的遥远类星体：他们发现了质量为10亿个太阳质量的黑洞 IMS J2204 + 0112，它的进食速率是极限的1/10，大约从宇宙诞生后的9.4亿年开始就存在了。但以它的进食率来算，它至少需要80亿年才有可能长到“成熟”阶段。Im说：“这是首次发现的在早期宇宙中存在的低爱丁顿比的类星体。
” IMS J2204 + 0112是目前被发现的最暗淡的慢食类星体，但它并非唯一。德国马普天文研究所的物理学家Chiara Mazzucchelli和她的同事在去年11月的《天体物理学》期刊上，报道了在宇宙年龄不到8亿年时就存在的11个“挑剔”的超大质量黑洞。
据报道，这些类星体的平均质量约为16.2亿个太阳质量，但进食速度约为极限的40％。
奇怪的是，在这组黑洞中，虽然质量最大的是约重47亿个太阳质量的 HSC J1205-0000，但它的进食率却最低——仅为极限的6%。在早期宇宙中发现“食欲”如此浩大的超大质量黑洞本就已经够奇怪了，但同时它们还是些挑剔的食客，这更令人不可思议。天文学家希望能够回溯到更久远的过去，以寻找可能成长为如此巨兽的黑洞“种子”。
如果有的黑洞从一开始就很巨大，比如初始质量为1万到1百万个太阳质量开始起跳，那么它们可以通过相互合并、或以接近爱丁顿极限的速率吸积而变得更大。哈佛大学的天体物理学家Avi Loeb说：“假如一个黑洞是从一个如此巨大的‘种子’开始生长的话，就等于赢在了起跑线。在那种情况下，增长到10亿个太阳质量所需的时间就不用那么长了。”
但在过去15年里，理论家一直试图弄清楚——如此巨大的黑洞最初究竟是如何形成的。其中一个想法就是大质量的气体云、或超大质量的恒星直接坍缩成了一个巨大的黑洞。但最近的研究表明，事情没那么简单。物理学家Dominik Schleicher说，理论上看，那样的气体云很容易碎裂从而形成一群小型恒星，而不是坍缩成一颗大的恒星。
在2018年5月将发表于《皇家天文学会月刊通报》中的一篇论文中，Schleicher和他的同事表示，这种星团也可能产生大质量的黑洞种子，因为新形成的恒星会聚集遗留在星团中的气体。这些恒星或许能膨胀到太阳半径的100到1000倍。这种膨胀导致的彼此接近会使这些恒星发生碰撞，从而引发多米诺效应，最终将星团中的所有恒星聚集成一颗质量为太阳质量1万倍的超大质量恒星。
而这颗超大质量的恒星可能会坍缩，形成一个质量相对较大的黑洞种子。
另一种可能性是早期的超大质量黑洞直接突破了爱丁顿极限。它们的进食速度已经快得超出想象，并在减慢之前就已增长到接近超大质量的规模。Loeb指出，目前宇宙中就存在黑洞的进食速率高于爱丁顿极限的情况，例如当它们撕裂并吞食一颗恒星时。还有一些情况下，辐射可能被困在黑洞的表面附近，使得它们无法将新进物质推开。
在这种情况下，黑洞的进食速率就能变得尽可能的快。又或者这两种说法都有可能，如Natarajan和她的同事认为的那样：自诞生时就是巨大的黑洞，就会成长得更快。Natarajan说：“证明它们的证据正在慢慢增加，我们需要思考更多的可能性。”2017年12月，她与同事在《天体物理学》杂志上发表了一项研究，通过计算机模拟，证明了某些环境可以促进黑洞的生长，让黑洞可以连续地消耗气体。
尽管如此，只有质量至少为1万个太阳质量的黑洞，才有可能在10亿年内增长到10亿个太阳质量。最大的那些黑洞种子更可能产生于富含气体的环境中。Natarajan解释说，这些黑洞周围的环境和诞生条件实际上使它们处于一个要么快速增长、要么缓慢增长的轨道上。大质量的黑洞种子就像是一出生就含着金汤匙的选手——在生命的开端就已把其他黑洞甩在了后面。
对于天文学家而言，如果他们希望找到超大质量的黑洞种子，则需要观测到更遥远的过去。将于2019年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜应该能探测到宇宙大爆炸后的4亿或5亿年内的类星体和恒星。未来的引力波天文台LISA也将致力于探测纵观整个宇宙历史中出现的超大质量黑洞。正如Natarajan说的，想要区分这些模型的唯一方法，就是回到最遥远的过去看一看。