Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) представляют собой черные дыры с массами в несколько миллионов или даже миллиардов масс Солнца. Центральная СМЧД Млечного пути имеет массу в несколько миллионов масс нашего светила. Однако, к удивлению ученых, астрофизические наблюдения показали, что СМЧД существовали уже тогда, когда Вселенная была еще совсем молодой. Например, черные дыры массами в один миллиард масс Солнца были обнаружены в эпоху, когда возраст нашей Вселенной составлял всего лишь 6 процентов от ее нынешнего возраста, оцениваемого в 13,7 миллиарда лет. Откуда взялись такие массивные СМЧД в ранней Вселенной?
Команда под руководством Хая Бо Юя (Hai-Bo Yu), адъюнкт-профессора физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайд, США, предложила новое объяснение: массивные зародыши черных дыр, которые могут формироваться в результате коллапса гало из темной материи.
Объяснение, предлагаемое Юем и коллегами, состоит примерно в следующем:
Частицы темной материи сначала собираются в сгустки под действием гравитации и формируют гало из темной материи. В ходе эволюции на это гало действуют две конкурирующие силы – гравитация и давление. В то время как гравитация направляет частицы темной материи внутрь, давление пытается вытолкнуть их наружу. Если между частицами темной материи отсутствует взаимодействие, то по мере приближения их к центру гало частицы разогреваются, то есть они двигаются быстрее, давление резко нарастает, и частицы отскакивают в обратном направлении. Однако в случае взаимодействующих друг с другом частиц материи такие взаимодействия могут переносить тепло от более горячих частиц к расположенным поблизости холодным частицам. Это затрудняет «отскок» частиц темной материи.
Юй объяснил, что центральное гало, которое в конечном счете сколлапсирует в черную дыру, обладает угловым моментом, то есть оно вращается. Взаимодействия частиц темной материи друг с другом могут повысить вязкость (обусловленную трением), рассеивающую угловой момент. В процессе такого коллапса центральное гало, имеющее фиксированную массу, сжимается, а его вращение замедляется из-за наличия вязкого трения. По мере эволюции центральное гало в конечном счете коллапсирует в сингулярность – зародыш черной дыры. Этот зародыш может расти за счет аккреции окружающей барионной – или видимой – материи, такой как газ и звезды, пояснил Юй.
Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20210617215747
Обозрение "Terra & Comp".
