Надмасивні чорні діри могли утворитися із темної матерії

У новому теоретичному дослідженні запропонувано новий механізм утворення надмасивних чорних дір із темної матерії. Міжнародна команда виявила, що замість звичайних сценаріїв утворення із залученням "нормальної" матерії, натомість надмасивні чорні діри могли утворюватися безпосередньо з темної матерії в регіонах високої щільності в центрах галактик.

Результат має ключові наслідки для космології у ранньому Всесвіті, про що розповідають у Королівському астрономічному товаристві.

Саме те, як спочатку утворилися надмасивні чорні діри, сьогодні є однією з найбільших проблем у вивченні еволюції галактик. Надмасивні чорні діри спостерігалися вже через 800 мільйонів років після Великого вибуху, і те, як вони могли так швидко зростати, залишається незрозумілим.

Стандартні моделі утворення залучають нормальну баріонову матерію -- атоми та елементи, з яких складаються зірки, планети та всі видимі об′єкти -- яка колапсує під дією сили тяжіння, утворюючи чорні діри, які згодом зростають. Однак нова робота досліджує потенційне існування стабільних галактичних ядер, зроблених з темної матерії та оточених розрідженим ореолом темної матерії, виясняючи, що центри цих структур можуть стати настільки концентрованими, що вони також можуть колпасувати у надмасивні чорні діри при досягненні критичного порогу.

Відповідно до моделі, це могло статися набагато швидше, ніж інші запропоновані механізми утворення, і дозволило б утворити надмасивні чорні діри в ранньому Всесвіті раніше галактик, в яких вони мешкають, всупереч поточному розумінню.

Карлос Р. Аргуеллес, дослідник з Національного університету де Ла Плата та ICRANet, який керував розслідуванням, коментує: "Цей новий сценарій утворення може запропонувати природне пояснення того, як надмасивні чорні діри утворилися в ранньому Всесвіті без необхідності попереднього утворення зірок або потрібності використання насіння чорни дір з нереальною швидкістю нарощування".

Іншим інтригуючим наслідком нової моделі є те, що критична маса для колапсу в чорну діру може бути недосягнута для менших ореолів темної матерії, наприклад, тих, що оточують деякі карликові галактики. Автори припускають, що таким чином у менших карликових галактиках може залишитися центральне ядро темної матерії, а не очікувана чорна діра. Таке ядро темної матерії й надалі може імітувати гравітаційні сигнатури звичайної центральної чорної діри, тоді як зовнішній ореол темної матерії також може пояснювати спостережувані криві при обертанні галактики.

"Ця модель показує, як ореоли темної матерії можуть містити щільні концентрації у своїх центрах, що може зіграти вирішальну роль у допомозі зрозуміти утворення надмасивних чорних дір", - додав Аргуеллес.

"Тут ми вперше довели, що такі розподіли темної матерії ядро-ореол можуть справді утворитися в космологічних рамках і залишатися стабільними протягом усього життя Всесвіту".

Автори сподіваються, що подальші дослідження проллють більше світла на утворення надмасивних чорних дір у найперші дні нашого Всесвіту, а також вивчать, чи можуть центри неактивних галактик, включаючи наш власний Чумацький Шлях, грати роль носіїв цих щільних ядер темної матерії.

Результати дослідження були опубліковані в журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.