Сверхлегкая темная материя может объяснить появление первых сверхмассивных черных дыр

Существует два основных типа черных дыр: черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Они различаются по размеру, способу формирования и воздействию на свою галактику. Черные дыры звездной массы, от нескольких до десятков раз превышающие массу Солнца, образуются при коллапсе массивных звезд.

Сверхмассивные черные дыры в миллионы или миллиарды раз массивнее. Как правило, они находятся в центре галактик и растут за счет аккреции и слияний.

Происхождение сверхмассивных черных дыр, особенно тех, которые имеют массу более миллиарда солнечных масс и отличаются высоким красным смещением, остается неясным. Эти объекты находятся на огромных расстояниях от Земли и, следовательно, существовали в самых ранних эпохах Вселенной. Один из ключевых процессов их формирования — прямой коллапс остывающих облаков атомного газа без превращения в звезды. Считается, что так могли возникать массивные черные дыры массой около 100 000 масс Солнца с особыми объектами — так называемыми «тяжелыми» семенами, которые могут вырасти до миллиарда солнечных масс.

Ученые из Корнеллского университета предположили, что темная материя состоит из сверхлегких частиц аксионов, которые взаимодействуют с электромагнитным полем посредством особых топологических взаимодействий, описанных математически в теории Черна — Саймонса. В гало темной материи колебания аксионного поля могут усиливать инфракрасные фотоны посредством переноса энергии от аксионного поля к фотонам (параметрический резонанс). Это также может привести к эмиссии ультрафиолетового излучения либо за счет того, что тепловая энергия достигает равновесия в оптически толстых гало, либо в результате сильного каскада фотонов в ходе процесса резонанса, https://www.universetoday.com/articles/ultralight-dark-matte... Universe Today.

Исследование выявило, что аксионная темная материя может генерировать достаточно ультрафиолетовых фотонов для прямого коллапса черных дыр через процесс параметрического резонанса. Это допускает образование черных дыр в самые ранние периоды истории Вселенной без необходимости в звездном свете или звездной эволюции и может объяснить наличие сверхмассивных черных дыр при высоких показателях красного смещения.

Описанный учеными механизм согласуется с несколькими современными теориями, например, со стандартной космологической моделью и с некоторыми элементами теории струн.

Изучая «комковатость» Вселенной, исследователи https://hightech.plus/2023/06/20/polucheno-novoe-dokazatelst... два года назад, что космическое вещество распределено более равномерно, чем они ожидали. И пришли к выводу, что все дело в аксионах.