Науковці довели, що надмасивні чорні діри утворилися з невідомого виду темної матерії

Астрофізики знайшли можливе пояснення феномену надмасивних чорних дір, які з’явилися у Всесвіті всього через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху — задовго до того, як, згідно з усталеними моделями, могли утворитися перші зорі. Ключову роль у цьому процесі могла відіграти надлегка форма темної матерії, яка досі не була зафіксована експериментально, але, ймовірно, заповнює більшість Всесвіту.

Згідно з чинними уявленнями, чорні діри виникають у результаті колапсу масивних зір, проте це пояснення не узгоджується з присутністю об’єктів масою у мільярди сонць на ранніх етапах історії Всесвіту. Астрономи припускають, що гігантські газові хмари з водню та гелію могли колапсувати під дією гравітації ще до формування зір. Проте звичайні газові хмари швидко охолоджуються через утворення молекулярного водню, що призводить до фрагментації й утворення зір, а не чорних дір.

Розв’язанням цієї проблеми може бути саме надлегка темна матерія. За новою теорією, вона поводиться як квантовий океан, утворюючи щільні області за допомогою хвильових ефектів. У процесі таких коливань темна матерія здатна перетворюватися на фотони, а термалізація (нагрівання навколишнього газу) може призводити до випромінювання у широкому спектрі, зокрема в ультрафіолеті. Це випромінювання, у свою чергу, перешкоджає утворенню молекулярного водню, не даючи газу охолоджуватись і фрагментуватись.

Таким чином, газові хмари залишаються гарячими, стискаються без розпаду на зірки та прямо перетворюються на чорні діри гігантських розмірів. Модель також передбачає, що темна матерія в ранньому Всесвіті могла створювати зони підвищеної щільності, які, перебуваючи в резонансі з газом, прискорювали утворення таких об’єктів.

Це припущення ще потребує емпіричного підтвердження, але воно відкриває новий напрямок у дослідженнях темної матерії, ролі квантових ефектів у формуванні структури Всесвіту та природи перших чорних дір, які досі залишалися незрозумілим явищем для науки.