Нови доказателства: Мистерията на свръхмасивните черни дупки в ранната Вселена – отговорът трябва да се търси в тъмната материя

Според космологичните модели формирането на свръхмасивните черни дупки отнема милиарди години, но изображенията, направени от телескопа Уеб, противоречат на това. Обяснението е в разпадането на тъмната материя, което създава условия, подходящи за кондензиране на газови облаци в черните дупки. Освен че обяснява съществуването на ранни свръхмасивни черни дупки, откритието на учените засилва хипотезата за съществуването на тъмна материя, разпадаща се на фотони.

Обикновено за раждането на свръхмасивна черна дупка е необходима гигантска звезда с маса поне 50 слънчеви маси, която да изгори напълно. Този процес отнема милиарди години. А на новородената черна дупка ще ѝ е необходимо и време, за да набере тегло от около десет слънчеви маси до четири милиона, както е при черната дупка Стрелец А* в центъра на Млечния път.

Въпреки това космическата обсерватория „Джеймс Уеб“ откри свръхмасивни черни дупки, появили се малко след раждането на Вселената. Астрофизици от Калифорнийския университет предложиха обяснение за това несъответствие: тъмната материя е попречила на водорода да се охлади достатъчно дълго, за да може гравитацията да кондензира облак от газ, достатъчно голям и плътен, за да позволи образуването на черна дупка, а не на звезди.

Други астрономи изказват предположение, че един огромен облак от газ може да се свие и да създаде свръхмасивна черна дупка директно, заобикаляйки дългия процес на изгаряне на звездата и поглъщане на материя от акреционния диск. Но има едно „но“: гравитацията наистина може да събере молекулите на газа, но не в един голям облак, а в малки ореоли, от които няма как да се образува черна дупка.

Причината е, че газовият облак се охлажда твърде бързо, пише Science Daily. Докато газът е горещ, неговото налягане може да се противопостави на гравитацията. Но с охлаждането налягането спада и гравитацията побеждава в някои региони. Облакът се разпада на много плътни обекти, преди да има възможност да се превърне в черна дупка.

Чрез специализиран програмен код учените са моделирали всички възможни варианти на този сценарий и са установили, че допълнителната радиация може да нагрее газа и да разкъса молекулите на водорода, променяйки процеса на охлаждане. Това води до условия, които не позволяват на големите газови облаци да се фрагментират. Но откъде може да дойде радиацията? От тъмната материя, отговарят изследователите.

Тъмната материя би могла да бъде от частици, които се разпадат бавно, или от няколко вида частици с различна стабилност. И в двата случая продуктът от разпадането е радиация под формата на фотони, които пречат на водородните облаци да се охлаждат твърде бързо. Дори много слабото разпадане на тъмната материя произвежда достатъчно радиация, за да предотврати охлаждането и да насърчи появата на свръхмасивни черни дупки.