До сих пор мы не знаем точного ответа на этот вопрос. Практически все массивные галактики имеют в своем центре сверхмассивную черную дыру (СМЧД, с массами порядка 1 млрд. масс нашего Солнца).
Скорее всего, эту массу они набирают во время активных фаз, которые мы называем "квазар", когда СМЧД активно поедают вещество вокруг них параллельно излучая большое количество энергии в межзвездную и межгалактическую среды (так они принимают участие в процессе реионизации, но это уже совсем другая история).
Однако, есть проблема. Исходя из стандартной теории аккреции на ЧД (или любой компактный объект, раз уж на то пошло), если квазар светит с предельной светимостью (Эддингтоновской), то он должен увеличивать свое раз массу в e (2,171828..) раз примерно за 45 млн. лет (e-folding или временная шкала Салпитера). (при условии экспоненциального роста, конечно, но это и есть стандартная теория в данном случае). Математически, это дело записывается вот так:
M_smbh(t) = M_seed * exp( t-t_seed / t_s)
где M_smbh(t) - масса сверхмассивной черной дыры в момент времени t,
M_seed - начальная масса ЧД, с которой начался рост
t - время
t_seed - время, с которого начался рост
t_s - как раз то самое e-folding время.
t_s, кстати, говоря, еще само зависит от того, насколько хорошо материя перерабатывается в аккреционном диске в излучение - характеризуется параметром эпсилон и обычно из моделей считается равным 0.1, хотя и другие значения возможны.
Как видно из этого уравнения, наблюдаемая сейчас масса зависит от того, с какой массы мы начали, сколько времени прошло и какова была эффективность переработки материи в энергию (грубо говоря, сколько вещества пошло ЧД на покушать, а сколько было выплюнуто в виде излучения).
Если брать стандартные значения и начальную массу порядка 100 масс Солнца - это как раз примерно масса остатка взрыва очень массивных звезд 3 поколения (первые звезды во вселенной, отличавшиеся отсутствием элементов тяжелее гелия, но имевших очень большие массы), то получается что СВЧД должна была расти порядка 750 млн лет, чтобы достичь 1 млрд солнечных масс.
Проблема в том, что самые далекие квазары, которые мы наблюдаем на красных смещениях z~7 когда вселенной и было порядка 700-800 млн лет, уже имеют такую массу. Понятно, что звезды не взорвались уже сразу после Большого взрыва, чтобы дать начало СМЧД, их там еще не было просто. Если же мы предположим, что не звездный остаток стал началом роста СМЧД, то можно предположить другие более массивные источники, например ЧД сформировавшиеся в результате прямого коллапса межзвездных облаков на ранних стадиях развития Вселенной. Так можно дотянуть M_seed до 100,000 солнечных, что заметно сокращает время, требуемое на получение массы в 1 млрд солнечных.
Правда, пока этих ЧД средней массы мы не обнаружили и все это есть только в компьютерных моделях. Конечно, можно поиграться и с величиной радиационно эффективности, например, но там есть свои ограничения и получить нужную массу можно только со скрипом различных отговорок.
Короче говоря, как говорил герой одного фильма, откуда есть пошли сверхмассивные черные дыры науке пока не до конца понятно, но мы работаем. Скорый запуск JWST обещает внести существенный вклад в решение этой проблемы.
P.S. времена, на которых наблюдаются отдельные активные фазы квазаров скорее всего меньше, чем e-folding, что только усугубляет проблему.