При этом без обычного звездного коллапса
Канадские физики показали, что аксионоподобная ультралегкая темная материя способна генерировать мощное ультрафиолетовое излучение для быстрого формирования сверхмассивных черных дыр. При этом такое образование может происходить напрямую из холодного газа, без обычной фазы звездообразования. Статья с описанием работы размещена в репозитории arXiv.org.
Согласно современным наблюдениям, во Вселенной примерно через миллиард лет после Большого взрыва уже существовали черные дыры с массой в несколько миллиардов солнечных. При этом механизм их образования до сих пор остается загадкой. Ученые предполагают, что такие объекты могли появиться вследствие прямого коллапса. При этом массивное облако газа на ранних этапах формирования галактик должно сжиматься в черную дыру, минуя стадию вспышек звездообразования. Однако для этого нужно, чтобы молекулярный водород в облаке не успел охладить газ и вызвать его дробление на меньшие части. Воспрепятствовать образованию молекулярного водорода мог бы большой поток ультрафиолетовых фотонов, источник которых на данный момент остается предметом научных дискуссий.
Физики Хао Джао (Hao Jiao), Роберт Бранденбергер (Robert Brandenberger) и Вахид Камали (Vahid Kamali) из Университета МакГилла предложили механизм образования таких фотонов при помощи ультралегкой темной материи. Ученые рассмотрели аксионоподобную темную материю, которая слабо, но все же взаимодействует с электромагнитным полем. В крупных гало такой материи поле колеблется достаточно согласованно, что порождает каскад фотонов в инфракрасном диапазоне через эффект параметрического резонанса. Далее эти фотоны либо переходят в тепловой спектр, повышая температуру газа, либо с помощью турбулентного каскада сдвигаются к ультрафиолетовым энергиям, достаточным для ионизации водорода и подавления образования его молекул. Расчеты ученых показали, что даже при очень слабой связи аксиона и света такая модель способна обеспечить нужный уровень ультрафиолетового излучения для прямого коллапса и образования тяжелых черных дыр массой около ста тысяч масс Солнца.
Авторы работы отмечают, что, в отличие от традиционных сценариев, здесь не требуется ни излучение горячих звезд, ни специфическая структура зарождающейся галактики. Следовательно, прямой коллапс мог начаться еще до эпохи активного звездообразования, что естественным образом объясняет присутствие сверхмассивных черных дыр на больших красных смещениях.
Стоит отметить, что на данный момент не удалось зарегистрировать аксионы, однако физики продолжают их поиски.
По информации https://nplus1.ru/news/2025/04/07/axions-helped-smbh
Обозрение "Terra & Comp".
