Nowe badania sugerują, że supermasywne czarne dziury mogą powstawać z ciemnej materii
W niedawnych badaniach teoretycznych zaproponowano nowy mechanizm tworzenia się supermasywnych czarnych dziur z ciemnej materii.
Międzynarodowy zespół odkrył, że zamiast konwencjonalnych scenariuszy formowania się z udziałem „normalnej” materii, supermasywne czarne dziury mogą powstawać bezpośrednio z ciemnej materii w regionach o dużej gęstości w centrach galaktyk. Wynik ma kluczowe implikacje dla kosmologii we wczesnym Wszechświecie i został opublikowany w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
To, w jaki sposób początkowo powstały supermasywne czarne dziury, jest jednym z największych problemów współczesnych badań nad ewolucją galaktyk. Supermasywne czarne dziury zaobserwowano, gdy Wszechświat miał 800 milionów lat, a sposób, w jaki mogły one rosnąć tak szybko, pozostaje niewyjaśniony.
Standardowe modele formowania się obejmują normalną materię barionową – atomy i pierwiastki tworzące gwiazdy, planety i wszystkie widoczne obiekty – zapadającą się pod wpływem grawitacji, tworzącą czarne dziury, które następnie z czasem rosną. Jednak nowa praca bada potencjalne istnienie stabilnych jąder galaktycznych zbudowanych z ciemnej materii i otoczonych przez rozrzedzone halo ciemnej materii, odkrywając, że centra tych struktur mogą stać się tak skoncentrowane, że po osiągnięciu krytycznego progu również mogą się zapaść w supermasywne czarne dziury.
Zgodnie z modelem mogłoby to nastąpić znacznie szybciej niż w innych proponowanych mechanizmach formowania się supermasywnych czarnych dziur i pozwoliłoby supermasywnym czarnym dziurom uformować się przed galaktykami we wczesnym Wszechświecie, które, wbrew obecnemu stanowi wiedzy zamieszkują.
Inną intrygującą konsekwencją nowego modelu jest to, że masa krytyczna do zapadnięcia się w czarną dziurę może nie zostać osiągnięta dla mniejszych halo ciemnej materii, na przykład tych otaczających niektóre galaktyki karłowate. Autorzy sugerują, że może to pozostawić mniejsze galaktyki karłowate z centralnym jądrem ciemnej materii zamiast oczekiwanej czarnej dziury. Takie jądro ciemnej materii mogłoby nadal naśladować grawitacyjne sygnatury konwencjonalnej centralnej czarnej dziury, podczas gdy zewnętrzne halo ciemnej materii mogłoby również wyjaśnić obserwowane krzywe rotacji galaktyk.
Autorzy mają nadzieję, że dalsze badania rzucą więcej światła na powstawanie supermasywnych czarnych dziur w najwcześniejszych dniach Wszechświata, a także na zbadanie, czy jądra nieaktywnych galaktyk, w tym nasza Droga Mleczna mogą być gospodarzami tych gęstych jąder ciemnej materii.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
