Сверхмассивные черные дыры могут возникать из темной материи

Физики-теоретики из Италии, Испании и Аргентины предлагают новый механизм создания сверхмассивных черных дыр из темной материи.

Сверхмассивными называют черные дыры с массой от нескольких тысяч до нескольких миллиардов масс Солнца. Рекорд на данный момент принадлежит сверхмассивной черной дыре в галактике NGC 4889 — 27 миллиардов солнечных масс. Такие черные дыры обычно находятся в центре крупных галактик и наблюдаются астрономами как квазары — необычайно мощные источники излучения в радиодиапазоне. Подробнее о них можно прочитать в очерке о Нобелевской премии 2020 года.

Ученые пока не сформировали такую теорию образования сверхмассивных черных дыр, которая удовлетворила бы всех. Согласно одной из гипотез, они возникают из «обычных» черных дыр («черных дыр звездной массы») в ходе постепенного поглощения вещества. По другим гипотезам, сверхмассивные черные дыры образуются при коллапсе больших газовых облаков или звездных кластеров. Но во всех случаях предполагается формирование черных дыр из обыкновенной (барионной) материи.

Группа исследователей во главе с Карлосом Аргуэльесом (Carlos Argüelles) из Национального университета Ла-Платы смоделировала потенциальное существование стабильных галактических ядер, состоящих из темной материи и окруженных ореолом из нее. Они обнаружили, что центры этих структур могут сконцентрировать в себе столько вещества, что станут способны коллапсировать в сверхмассивные черные дыры.

Данный процесс может пройти гораздо быстрее, чем другие предложенные механизмы образования сверхмассивных черных дыр, и это позволило бы им  сформироваться в ранней Вселенной раньше, чем галактикам, в которых они находятся, вопреки нынешнему пониманию. «Новый сценарий может предложить естественное объяснение того, как сверхмассивные черные дыры образовались в ранней Вселенной, без необходимости предварительного звездообразования или появления зародышевых черных дыр с нереалистичной скоростью аккреции», — говорит Карлос Аргуэльес.

Гипотеза опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.