Ученые предложили новый механизм образования сверхмассивных черных дыр. В новом теоретическом анализе международная группа ученых предположила, что вместо обычных сценариев образования, включающих обычную барионную материю, сверхмассивные черные дыры могут образовываться непосредственно из темной материи.
Точный способ образования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной - одна из величайших проблем, с которыми сталкиваются современные исследования эволюции галактик. Ученые ранее определили, что сверхмассивные черные дыры уже присутствовали через 800 миллионов лет после Большого взрыва, но как они могли достичь своего размера так быстро, остается неясным.
Теперь физики-теоретики из Италии, Испании и Аргентины предложили новый механизм образования сверхмассивных черных дыр - из темной материи. Результаты исследования имеют ключевое значение для космологии ранней Вселенной и были опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
Темная материя и черные дыры
Стандартные модели образования сверхмассивных черных дыр включают нормальную барионную материю - атомы и элементы, из которых состоят звезды, планеты и все видимые объекты - коллапсируют под действием гравитации с образованием черных дыр, которые затем со временем растут.
В этом новом исследовании группа под руководством доктора Карлоса Аргуэльеса из Национального университета Ла-Платы и ICRANet исследовала возможное существование стабильных ядер галактик, состоящих из темной материи и окруженных ореолом разреженной темной материи. В соответствии с этим предположением ученые определили, что центры этих структур могут стать настолько концентрированными, что они также могут коллапсировать в сверхмассивные черные дыры при достижении критического порога. Согласно такой модели, это могло произойти намного быстрее, чем другие предложенные механизмы образования сверхмассивных черных дыр, и позволило бы этим объектам сформироваться раньше, чем галактики.
«Этот сценарий нового образования может объяснить, как в ранней Вселенной образовались сверхмассивные черные дыры», - сказал Аргуэльес.
Новая модель
Еще одно интригующее следствие новой модели состоит в том, что критическая масса, необходимая для коллапса в черную дыру, не может быть достигнута в меньших карликовых галактиках. Авторы исследования предполагают, что меньшие галактики могли остаться с ядром из темной материи вместо ожидаемой черной дыры. По их словам, ядро из темной материи все еще может имитировать гравитационные сигнатуры обычной черной дыры в центре Галактики, в то время как внешний ореол темной материи может также объяснить то, что называется проблемой кривой вращения галактик.
«Наша модель показывает, что гало темной материи могут содержать в своих центрах плотные скопления, которые могут сыграть ключевую роль в понимании образования сверхмассивных черных дыр. Мы впервые доказали, что такое распределение темной материи в ядре и гало может действительно формироваться и оставаться стабильным на протяжении всей жизни Вселенной», - отметил Аргуэльес.
Авторы надеются, что дальнейшие исследования прольют больше света на формирование сверхмассивных черных дыр в первые дни существования нашей Вселенной.
Источник: Королевское астрономическое общество
