|
Темная материя может объяснить образование черных дыр
|
|
|
|
Черная дыра - это область пространства, где гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться наружу. Существует два основных типа черных дыр: черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры, и они различаются по размеру, образованию и влиянию на галактику, в которой они находятся. Черные дыры звездной массы, масса которых в несколько-десятки раз превышает массу Солнца, образуются в результате коллапса массивных звезд. Сверхмассивные черные дыры, с другой стороны, в миллионы-миллиарды раз массивнее и, как правило, располагаются в центрах галактик и растут за счет аккреции и слияний.
|
|
|
|
Происхождение сверхмассивных черных дыр (SMBH), особенно тех, масса которых превышает миллиард солнечных и которые имеют большое красное смещение, остается неясным. Эти объекты, как показывает их высокое красное смещение, находятся на огромных расстояниях от Земли и, следовательно, существовали в одну из самых ранних эпох Вселенной. Одним из ключевых процессов образования является непосредственный коллапс охлаждающихся облаков атомарного газа без образования звезд. Считается, что этот процесс может привести к образованию массивной "зародышевой" черной дыры массой около 100 000 солнечных масс с "тяжелыми" семенами, которые могут вырасти до миллиарда солнечных масс.
|
|
|
|
|
|
|
В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv командой под руководством Хао Цзяо из Корнеллского университета, команда исследует процесс, который может объяснить существование SMBH при таких экстремально высоких красных смещениях. В основе их гипотезы лежит поток ультрафиолетового излучения, который может диссоциировать молекулы водорода, предотвращая фрагментацию облака и способствуя его коллапсу. Другими словами, у них есть теория, объясняющая, как ультрафиолетовое излучение может помочь создать правильные условия для формирования малых звезд в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Они предполагают, что темная материя состоит из сверхлегких волнообразных частиц, называемых "аксионами", которые взаимодействуют с электромагнетизмом посредством особых топологических взаимодействий, математически известных как термин Черна-Саймонса. В ореолах темной материи колебания аксионного поля могут усиливать инфракрасные фотоны за счет передачи энергии от аксионного поля к фотонам (параметрический резонанс). Это также может привести к испусканию ультрафиолетового излучения либо за счет достижения равновесной тепловой энергии, либо за счет оптически плотных ореолов, либо за счет сильного каскада фотонов в результате резонансного процесса.
|
|
|
|
Исследование показывает, что сверхлегкая темная материя (аксионы) может генерировать достаточное количество ультрафиолетовых фотонов для прямого коллапса черных дыр посредством процесса параметрического резонанса. Это позволяет предположить образование черных дыр в самые ранние периоды истории Вселенной, без необходимости в звездном свете или звездной эволюции, и может объяснить присутствие сверхмассивных черных дыр при больших красных смещениях.
|
|
|
|
Их механизм работает и согласуется с несколькими современными теориями, такими как стандартная космологическая модель (которая описывает структуру и эволюцию Вселенной) и зародыши космических струн (которые теоретически рассматриваются как одномерные топологические дефекты в пространстве-времени). Даже элементы теории струн поддерживают модель, в которой петли космических струн могли бы помочь, засеяв ореолы раньше и сделав их более концентрированными, увеличив вероятность их образования.
|
|
|
|
Источник
|
