4 квітня 2025 р.

Надлегка темна матерія може пояснити раннє утворення чорної діри

Походження надмасивних чорних дір (supermassive black holes, SMBHs), особливо тих, що перевищують мільярд сонячних мас і мають високі червоні зміщення, досі є неясним. Ці об’єкти, як показує їх велике червоне зміщення, лежать на величезних відстанях від Землі й, отже, існують в найдавніших епох Всесвіту. Один із головних процесів утворення таких об’єктів — прямий колапс холодних атомних газових хмар без перетворення їх на зорі. Вважається, що цей процес може створити «зародкову» чорну діру близько 100 000 мас Сонця. Потім з цього «насіння» виростає чорна діра до мільярда сонячних мас.

Група науковців з Корнельського університету вивчила процес, який може пояснити існування SMBH з дуже високими червоними зміщеннями. У центрі гіпотези дослідників — потік ультрафіолетового випромінювання, який може роз’єднувати молекули водню, що запобігає фрагментації хмари та сприяє її колапсу. Іншими словами, у науковців є теорія, що пояснює, як ультрафіолетове випромінювання може допомогти створити правильні умови для формування SMBH у ранньому Всесвіті.

Дослідники припускають, що темна матерія складається з надлегких частинок аксіонів, які взаємодіють зі звичайною речовиною через електромагнетизм. В гало темної матерії коливання аксіонного поля можуть підсилювати інфрачервоні фотони через передачу енергії від аксіонного поля до фотонів. Це також може призводити до появи ультрафіолетового випромінювання.

Науковці показали, що надлегка темна матерія (аксіони) може генерувати достатню кількість ультрафіолетових фотонів для прямого колапсу чорних дір. Це уможливлює утворення чорних дір в найдавніші періоди історії Всесвіту без «допомоги» еволюції зір і може пояснити наявність надмасивних чорних дір при високих червоних зміщеннях.

Запропонований механізм працює й узгоджується з декількома сучасними теоріями, такими як стандартна космологічна модель (яка описує структуру та еволюцію Всесвіту) та космічними струнами (згідно з теорією - це одновимірні топологічні дефекти в просторі-часі).

За інф. з сайту www.universetoday.com