Темная материя раскрывает секрет стремительного роста черных дыр в ранней Вселенной

Астрономы столкнулись с загадкой ранней Вселенной: как могли сверхмассивные черные дыры, космические объекты с массой в миллионы и миллиарды раз больше Солнца, сформироваться так быстро после Большого взрыва? Всего через 800 миллионов лет после рождения космоса, когда Вселенная была еще совсем "молодой", мы уже наблюдаем этих гигантов, будто они выросли "из ниоткуда" в рекордно короткие сроки. Традиционные механизмы роста черных дыр, такие как постепенное поглощение газа (аккреция) и слияния с другими черными дырами, оказываются слишком медленными, чтобы объяснить такой стремительный взлет. Это настоящий космический "парадокс раннего роста".

Но недавно группа ученых предложила гипотезу, которая может пролить свет на эту тайну. Ключом к разгадке, по их мнению, может быть темная материя, субстанция, составляющая большую часть массы Вселенной и невидимая для нас напрямую. Исследователи предположили, что особый тип темной материи, обладающий свойством "ультра-самовзаимодействия", мог сыграть решающую роль в быстром формировании сверхмассивных черных дыр.

Представьте себе темную материю не как пассивную инертную массу, а как вещество, чьи частицы могут взаимодействовать друг с другом, пусть и очень слабо. Если темная материя обладает "ультра-самовзаимодействием", ее частицы могут более эффективно "слипаться" под действием гравитации, особенно в плотных центрах формирующихся галактик. В результате, в самом сердце молодой галактики могло образоваться сверхплотное скопление темной материи. Под колоссальным гравитационным давлением это скопление могло стремительно коллапсировать, буквально "схлопнуться" в черную дыру в гораздо более короткие сроки, чем это возможно при традиционных сценариях. Эта "чернодырная искра", возникшая из темной материи, могла стать "зародышем" для будущей сверхмассивной черной дыры, которая затем уже могла расти, поглощая окружающий газ и пыль.

Чтобы проверить свою теорию, ученые обратились к данным, полученным космическим телескопом "Джеймс Уэбб" (JWST), самым мощным астрономическим инструментом на сегодняшний день. "Уэбб" позволяет нам заглянуть в самые далекие уголки Вселенной и увидеть объекты, существовавшие в ее ранние эпохи. Исследователи проанализировали данные трех квазаров – сверхъярких активных галактических ядер, питаемых сверхмассивными черными дырами, которые существовали в ранней Вселенной. Результаты оказались поразительными: модель, основанная на ультра-самовзаимодействующей темной материи, точно предсказала массу и возраст этих квазаров, даже при различных параметрах самовзаимодействий темной материи. Это убедительное подтверждение новой гипотезы.

Но на этом исследования не заканчиваются. Теория также делает интересное предсказание: существование черных дыр промежуточной массы в менее крупных карликовых галактиках. Такие черные дыры были бы "меньшими братьями" сверхмассивных черных дыр, но все равно значительно массивнее обычных черных дыр, образующихся из коллапса звезд. Поиск этих черных дыр промежуточной массы в карликовых галактиках станет важным шагом в дальнейшей проверке новой теории и может быть осуществлен с помощью будущих наблюдений.


Ранее мы сообщали:

Несколько солнц над горизонтом: как рождаются планеты у двойных и тройных звезд - На протяжении веков, глядя на ночное небо, мы привыкли видеть одиночные, яркие звезды, словно маяки в бескрайнем космосе. Однако, по мере углубления наших знаний о Вселенной, стало ясно, что большинство звезд не одиночки, а состоят в гравитационно связанных системах – двойных, тройных и даже кратных. Это открытие поставило перед астрономами захватывающий вопрос: возможно ли формирование планет в таких сложных гравитационных условиях? И если да, то как этот процесс отличается от планетообразования вокруг одиночных звезд, подобных нашему Солнцу?

Суперземля HD 20794 d: космический странник в поисках жизни - В бескрайних просторах космоса, всего в 19,7 световых годах от нас, вращается удивительный мир под названием HD 20794 d. Эта экзопланета, классифицируемая как суперземля, привлекает пристальное внимание ученых благодаря своей необычной орбите, которая периодически погружает ее в обитаемую зону своей звезды. Это космическое "купание" в зоне жизни делает HD 20794 d особенно интересной для поиска потенциальной обитаемости и изучения условий, необходимых для существования жизни за пределами Земли.

Лунная пыль: вездесущая проблема и источник научного вдохновения - Луна, наш ближайший космический сосед, кажется таким знакомым и в то же время таким загадочным.  Представьте себе лунный пейзаж:  безмолвные кратеры, суровые горы, и всё это покрыто слоем... пыли.  Не простой земной пыли, а лунной –  уникального вещества, играющего ключевую роль в лунной среде и представляющего собой как серьезную проблему для будущих миссий, так и ценнейший объект для научных исследований.

Астероид Бенну: обнаружены ключевые элементы для возникновения жизни за пределами Солнечной системы - Международная группа ученых, проводящая анализ образцов грунта с астероида Бенну, доставленных на Землю миссией OSIRIS-REx, объявила о революционных результатах. Аппарат OSIRIS-REx совершил невероятное путешествие к астероиду Бенну, находящемуся на расстоянии 63 миллионов километров от нашей планеты, собрал образцы его поверхности и успешно вернулся на Землю в сентябре 2023 года. С тех пор мировые научные лаборатории ведут изучение полученного материала, надеясь разгадать тайны ранней Солнечной системы и, возможно, происхождение жизни.