Считается, что для формирования сверхмассивных черных дыр нужно время, время, и еще раз время. Но эти дыры не были редкостью и на заре существования Вселенной — правда, откуда они тогда появились, непонятно. Разве что процессу помогала таинственная темная материя.

Британские ученые Кертис Сэкстон (Curtis Saxton) и Кинва Ву (Kinwah Wu) предложили свою версию решения известной проблемы: откуда берутся наблюдаемые в глубинах Вселенной сверхмассивные черные дыры, которые уже существовали спустя всего 1 млрд лет после Большого Взрыва?

Исследователи создали модель, описывающую гравитационные взаимодействия между невидимым гало темной материи в скоплении галактик, и газовым облаком, заключенным в этом гало. Показано, что в этом случае темная материя стягивается, формируя компактное и нестабильное образование в центре.

Если появится какое-то внешнее воздействие — например, движения масс в галактическом скоплении — центральное образование моментально коллапсирует, не оставляя по себе никакого следа, даже в виде излучения. Масса этого образования сравнима по масштабам с массой сверхмассивных черных дыр, занимающих активные центры многих современных галактик, в том числе и нашей. (Как их «взвешивают», мы рассказывали в статье «Вес дыры».)

Сегодня относительно рождения сверхмассивных черных дыр соперничают несколько гипотез. Одна из них говорит, что они формируются из огромных газопылевых скоплений. Другая — что в ходе гибели аномально громадных звезд; третья — в результате слияния нескольких черных дыр поменьше размерами.

Но какой бы сценарий ни был верным, все они, по расчетам ученых, требуют для воплощения многие и многие миллионы лет. А это вступает в противоречие с наблюдаемой картиной: установлено, что сверхмассивные черные дыры существовали тогда, когда ни по одной из моделей их еще не должно было существовать. В этом смысле «невидимая рука» темной материи может стать решением загадки.

«Темная материя, — говорит профессор Сэкстон, — гравитационно доминирует во Вселенной, определяя динамику галактик и целых их скоплений. Однако до сих пор не существует однозначного объяснения ее происхождения, свойств, структуры. Все, о чем мы можем сказать с уверенностью — это то, что она взаимодействует с обычной материей и излучением только одним путем, гравитацией. Предыдущие расчеты гипотез происхождения сверхмассивных черных дыр просто не учитывали взаимодействие темной материи с газопылевым скоплением. Но, включив этот фактор в свою модель, мы получили цифры, куда более согласующиеся с тем, что наблюдается в космосе».

По пресс-релизу Royal Astronomical Society