Загадкова форма матерії: секрет величезних чорних дір із раннього Всесвіту розкрито

Існує одна загадка, пов'язана з надмасивними чорними дірами, які були виявлені в ранньому Всесвіті. Вони мають занадто великий розмір і масу, щоб існувати незабаром після Великого вибуху. Автори нового дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters, вважають, якщо існують частинки темної матерії з правильними масами, то їхній розпад міг призвести до народження величезних чорних дір у ранній історії космосу, пише New Scientist.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Існує кілька теорій, які описують процес створення надмасивних чорних дір. Одна з них стверджує, що такі об'єкти могли з'явитися в ранньому Всесвіті не внаслідок смерті масивних зірок, а завдяки прямому стисненню під дією гравітації хмар із газоподібного водню. Такі хмари просто стали дуже щільними, що й призвело до появи космічних монстрів.

Але в цій теорії є одна проблема: такого процесу просто не повинно статися. У міру того, як хмара водню стискається, молекули водню починають випускати тепло і створюють невеликі холодні ділянки матерії. Ці ділянки розбивають більшу молекулярну хмару на частини. У результаті в хмарі не виявляється достатньої кількості матерії, щоб змогла утворитися надмасивна чорна діра шляхом стиснення.

Астрофізики створили моделювання, яке показує, що вищеописану проблему може вирішити темна матерія. Вважається, що ця загадкова форма матерії становить приблизно 27% маси Всесвіту, але про неї практично нічого більше невідомо.

Якщо частинки темної матерії розпадаються на частинки світла або фотони, то вони можуть запобігти процесу поділу молекулярної хмари та уможливити пряме стиснення з подальшим утворенням надмасивної чорної діри, вважають учені.

Автори дослідження кажуть, що майже всі кандидати на роль частинки темної матерії можуть розпастися на фотони. Учені вважають, що такі дуже легкі частинки з малою масою мають розпадатися на фотони з потрібною енергією, а тому їх можна виявити.

Астрофізики кажуть, що ці частинки не відповідають найзагальноприйнятішому кандидату на роль темної матерії — вімпам або слабко взаємодіючим масивним частинкам. Але інший кандидат на роль темної матерії, частинка аксіон, підходить краще.

З іншого боку, створення надмасивних чорних дір унаслідок стиснення в ранньому Всесвіті є не найпопулярнішою теорією. Передбачається, що такі чорні діри могли бути створені внаслідок смерті найперших масивних зірок. Але перша теорія набуває зараз дедалі більшої популярності серед астрофізиків через нещодавні спостереження найбільш ранніх надмасивних чорних дір за допомогою космічного телескопа Вебб.

Вчені вважають, що чорні діри, створені з масивних перших зірок, все одно не могли б мати таку величезну масу, яку виявили астрономи під час спостережень.

Автори дослідження вважають, що майбутні спостереження за космосом могли б допомогти визначити, чи справді темна матерія, що розпадається, допускає пряме стиснення і створення найбільших чорних дір у космосі на початковому етапі життя Всесвіту.

Як уже писав Фокус, вчені виявили ще один спосіб створення планет, який суперечить існуючій головній теорії. Передбачається, що свою роль у цьому відіграє гравітаційна нестабільність в оточенні молодих зірок.

Також Фокус писав про те, що нові спостереження Всесвіту зможуть розв'язати кілька важливих проблем космології і допоможуть або довести, що стандартна космологічна модель правильна, або виявити нову фізику.