Новое теоретическое исследование предложило новый механизм создания сверхмассивных черных дыр из темной материи. Международная команда обнаружила, что вместо обычных сценариев образования с участием «нормальной» материи сверхмассивные черные дыры могут образовываться непосредственно из темной материи в областях с высокой плотностью в центрах галактик. Результат имеет ключевое значение для космологии ранней Вселенной и опубликован в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
То, как именно изначально образовались сверхмассивные черные дыры, сегодня является одной из самых больших проблем в изучении эволюции галактик. Сверхмассивные черные дыры наблюдались уже через 800 миллионов лет после Большого взрыва, и то, как они могли расти так быстро, остается невыясненным.
Стандартные модели образования включают нормальную барионную материю - атомы и элементы, из которых состоят звезды, планеты и все видимые объекты - коллапсируют под действием силы тяжести, образуя черные дыры, которые затем со временем растут. Однако новая работа исследует потенциальное существование стабильных ядер галактик, состоящих из темной материи и окруженных ореолом разбавленной темной материи, и обнаруживает, что центры этих структур могут стать настолько концентрированными, что они также могут коллапсировать в сверхмассивные черные дыры после достижения критического порога. достигается.
Согласно модели, это могло произойти гораздо быстрее, чем другие предложенные механизмы образования, и позволило бы сверхмассивным черным дырам в ранней Вселенной сформироваться раньше, чем галактики, которые они населяют, вопреки нынешнему пониманию.
Карлос Р. Аргуэльес, исследователь из Национального университета Ла-Плата и ICRANet, который руководил исследованием, комментирует: «Этот новый сценарий формирования может предложить естественное объяснение того, как сверхмассивные черные дыры формировались в ранней Вселенной, без предварительного звездообразования или необходимости вызвать семенные черные дыры с нереалистичными темпами аккреции ".
Еще одно интригующее следствие новой модели состоит в том, что критическая масса коллапса в черную дыру может быть недостижима для меньших гало темной материи, например, окружающих некоторые карликовые галактики. Авторы предполагают, что это может оставить меньшие карликовые галактики с центральным ядром темной материи, а не ожидаемую черную дыру. Такое ядро темной материи все еще может имитировать гравитационные сигнатуры обычной центральной черной дыры, в то время как внешнее гало темной материи также может объяснять наблюдаемые кривые вращения галактик.
Карлос Р. Аргуэльес сказал:
«Эта модель показывает, как ореолы темной материи могут иметь плотные концентрации в своих центрах, которые могут сыграть решающую роль в понимании образования сверхмассивных черных дыр»
«Здесь мы впервые доказали, что такое распределение темной материи ядро-гало действительно может формироваться в космологической структуре и оставаться стабильным на протяжении всей жизни Вселенной».
Авторы надеются, что дальнейшие исследования прольют больше света на формирование сверхмассивных черных дыр в самые ранние дни нашей Вселенной, а также выяснят, могут ли центры неактивных галактик, включая наш Млечный Путь, принимать эти плотные темные материальные ядра.
