Канадские физики выдвинули гипотезу о том, что аксионоподобная ультралёгкая тёмная материя способна генерировать интенсивное ультрафиолетовое излучение, необходимое для быстрого формирования сверхмассивных чёрных дыр. Согласно их модели, такое образование может происходить напрямую из холодного газа, минуя стадию образования звёзд. Результаты исследования опубликованы в репозитории arXiv.org.
Современные наблюдения указывают на существование чёрных дыр с массой в несколько миллиардов солнечных масс уже через миллиард лет после Большого взрыва, однако механизм их формирования остаётся неясным. Предполагается, что эти объекты возникли в результате прямого коллапса: массивное газовое облако в ранней Вселенной сжимается в чёрную дыру, без предшествующей стадии активного звездообразования. Для этого необходимо, чтобы молекулярный водород в облаке не охладил газ и не вызвал его фрагментацию. Интенсивный поток ультрафиолетовых фотонов мог бы предотвратить образование молекулярного водорода, однако источник таких фотонов до сих пор является предметом научных споров.
Хао Джао, Роберт Бранденбергер и Вахид Камали из Университета МакГилла предложили механизм генерации этих фотонов с помощью ультралёгкой тёмной материи. Они рассмотрели аксионоподобную тёмную материю, взаимодействующую с электромагнитным полем. В крупных гало из такой материи поле колеблется согласованно, что создаёт каскад фотонов в инфракрасном диапазоне посредством параметрического резонанса. Эти фотоны либо нагревают газ, повышая его температуру, либо, благодаря турбулентному каскаду, смещаются в ультрафиолетовый диапазон, ионизируя водород и подавляя образование его молекул. Расчёты показали, что даже при слабом взаимодействии аксиона и света эта модель способна обеспечить достаточный уровень ультрафиолетового излучения для прямого коллапса и образования массивных чёрных дыр, достигающих около ста тысяч масс Солнца.
Авторы отмечают, что их модель не требует ни излучения горячих звёзд, ни специфической структуры галактики, что отличает её от традиционных сценариев. Таким образом, прямой коллапс мог начаться ещё до начала активного звездообразования, что объясняет присутствие сверхмассивных чёрных дыр на больших красных смещениях. Следует отметить, что аксионы до сих пор не были обнаружены экспериментально, однако их поиски продолжаются.
Как сообщалось ранее — Существование Кракена подтвердил ученый Соков, но есть нюанс
