Физики представили новый сценарий зарождения черных дыр
Физики указали на черную дыру, образованную коллапсом гало темной материи, 17 июня сообщает Astrophysical Journal Letters.
Ученые представили новый сценарий зарождения сверхмассивных черных дыр с самовозвращающейся Темной материей. Сверхмассивные черные дыры — это черные дыры с массой, которая в несколько миллионов-миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. В Млечном Пути находится SMBH с массой, в несколько миллионов раз превышающей массу Солнца. Астрофизические наблюдения показывают, что SMBHS уже существовали, когда Вселенная была очень молодой. Например, миллиарды черных дыр солнечной массы были обнаружены, когда Вселенная составляла всего 6% от ее нынешнего возраста, 13,7 миллиарда лет.
Группа ученых, возглавляемая физиком-теоретиком из Калифорнийского университета в Риверсайде, нашла объяснение: массивная семенная черная дыра, которую может породить коллапс гало темной материи.
Гало темной материи — это гало невидимой материи, окружающее галактику или скопление галактик. Хотя темная материя никогда не была обнаружена в лабораториях, физики по-прежнему уверены, что эта таинственная материя, составляющая 85% материи Вселенной, существует. Если бы видимая материя галактики не была заключена в гало темной материи, эта материя разлетелась бы на части.
«Физики недоумевают, почему SMBH в ранней Вселенной, которые расположены в центральных областях ореолов темной материи, растут так массово за короткое время», -сказал Хай-Бо Ю, адъюнкт-профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде, который возглавлял исследование.
Объяснение предложенное Юем и его коллегами работает следующим образом: Частицы темной материи сначала собираются вместе под действием гравитации и образуют гало темной материи. В процессе эволюции гало действуют две конкурирующие силы—гравитация и давление. В то время как гравитация тянет частицы темной материи внутрь, давление выталкивает их наружу.
Если частицы темной материи не имеют собственных взаимодействий, то по мере того, как гравитация притягивает их к центральному гало, они становятся более горячими, то есть движутся быстрее, давление эффективно возрастает, и они отскакивают назад. Тем не менее, в случае самодействующей темной материи, самодействия темной материи могут переносить тепло от этих «более горячих» частиц к соседним более холодным. Это затрудняет отскок частиц темной материи.
Юй объяснил, что центральное гало, которое коллапсирует в черную дыру, имеет угловой момент, то есть вращается. Само-взаимодействия могут вызвать вязкость, или «трение», которое рассеивает угловой момент. В процессе коллапса центральное гало, имеющее фиксированную массу, сжимается по радиусу и замедляется во вращении из-за вязкости. По мере продолжения эволюции центральное гало в конце концов коллапсирует в сингулярное состояние: черную дыру семени. Это семя может стать более массивным путем аккреции окружающей барионной—или видимой—материи, такой как газ и звезды.
