Un studiu recent oferă o soluție potențială pentru unul dintre cele mai perplexe mistere ale cosmologiei: cât de supermasiv găuri negre În universul timpuriu a devenit atât de masiv, atât de repede. Prin introducerea unui nou model de fizică, cercetătorii explică modul în care semințele de gaură neagră supermasivă s -ar fi putut forma prin prăbușirea entității misterioase cunoscute sub numele de Dark Matter.
Materie întunecată, un ingredient enigmatic al universului care este efectiv invizibil și interacționează cu alte materii doar prin gravitaţieoferă cadrul structural pentru formarea galaxiei. În ciuda rolului său critic, natura sa rămâne unul dintre cele mai mari mistere din astrofizică. Modelul cosmologic standard presupune că materia întunecată interacționează doar prin gravitație, dar acest cadru se luptă să explice existența unor găuri negre supermasive încă din 800 de milioane de ani după Big Bang.
Observații de la telescoape precum James Webb Space Telescop (Jwst) au dezvăluit quasars – obiecte extrem de strălucitoare alimentate de găuri negre supermasive – la aceste epoci timpurii și se mândresc cu mase de mai bine de un miliard de ori mai mari decât ale soarelui. Modelele tradiționale care se bazează pe acreția de gaze și fuziunile cu alte găuri negre și galaxii nu se explică cum aceste găuri negre ar fi putut crește atât de masiv într -un timp atât de scurt.
Ultra auto-interacționează materie întunecată vine la salvare
Pentru a aborda aceste provocări, echipa a propus o subcomponentă a materiei întunecate numită Ultra Self-Interacting Matter. Spre deosebire de materie întunecată standard, această componentă-care ar constitui mai puțin de 10% din totalul materiei întunecate din universul timpuriu-ar prezenta interacțiuni de sine puternice. Această proprietate ar permite particulelor de materie întunecată ultra-interactoare de auto-interacțiune să se aglomereze în centrele halosului galactic.
„Interacțiunea de materie întunecată este o componentă necesară, deoarece particulele de materie întunecată au nevoie de o modalitate de a se împrăștia reciproc, mult mai puternice decât doar interacțiuni gravitaționale”, coautor de studiu Grant Robertsa spus un doctorand la Universitatea din California, Santa Cruz, a declarat Live Science într -un e -mail. „Această împrăștiere provoacă materie întunecată Pentru a se acumula în regiunile centrale foarte interioare ale galaxiei, ceea ce le permite să se prăbușească în semințe de gaură neagră supermasivă. „
Înrudite: 5 Fapte fascinante despre Big Bang, teoria care definește istoria universului
Aceste interacțiuni puternice de sine ar conduce particule de materie întunecată ultra care interacționează în sine către centrele galactice, unde ar forma nuclee dense care, în cele din urmă, s-ar prăbuși în găuri negre. Dacă acest proces s -a produs la începutul evoluției unei galaxii, acesta ar fi putut însămânța găuri negre supermasive, permițându -le să crească prin procese convenționale de acreție de gaze. Important, modelul a ocolit perioadele lente ale mecanismelor tradiționale de formare a găurilor negre supermasive, permițând creșterea rapidă, rămânând în concordanță cu alte observații astrofizice.
„Descoperirile noastre cheie sunt că suntem capabili să formăm semințe de gaură neagră supermasivă și să le creștem la masele observate în limitele de observație actuale”, a adăugat Roberts.
Testarea teoriei cu observații cvasar
Pentru a-și valida modelul, cercetătorii au analizat un eșantion de trei cvasare cu mase și vârste bine măsurate. Aceste obiecte, observate de JWST și alte telescoape, servesc ca repere critice pentru calibrarea modelului ultra care interacționează auto-interacțiune.
Echipa a constatat că modelul lor a reprodus cu succes parametrii quasars observate, chiar și sub ipoteze diferite despre dependența de viteză a puterii de auto-interacțiune a materiei întunecate. „Ceea ce face ca modelul nostru să fie mai favorabil este că putem calibra direct cât de puternică este interacțiunea de sine, precum și cât de mică trebuie să fie această fracție, de la vârsta și masa găurilor negre supraermasive observate”, a explicat Roberts.
Unul dintre cele mai interesante aspecte ale modelului de materie întunecată ultra-interactoare de sine sunt predicțiile sale testabile. Ipoteza sugerează existența unor găuri negre de masă intermediară în galaxiile pitice-galaxii mai mici, mai puțin masive decât ale noastre. Observarea unor astfel de găuri negre și distribuția lor ar putea oferi dovezi directe pentru model.
„Dacă telescoapele privesc aceste galaxii pitice și măsoară masa acestor găuri negre, putem compara direct cu ceea ce prezice modelul nostru”, a spus Roberts. Modelul prezice, de asemenea, numărul și dimensiunile acestor găuri negre, care pot fi verificate încrucișat cu datele de observație viitoare.
Studiul, publicat pe 14 ianuarie în Journal of Cosmology and Astroparticle Physicssubliniază potențialul de perspective suplimentare de la JWST, care continuă descoperiți noi găuri negre supermassive la distanțe mereu mai mari. Aceste descoperiri ar putea plasa constrângeri mai stricte pe perioadele de timp ale formării de găuri negre supermasive și să perfecționeze parametrii modelului ultra-interactorat de materie întunecată.
„Odată cu apariția egalului [more ancient] Găurile negre supermasive fiind descoperite de JWST, vom putea pune constrângeri suplimentare asupra parametrilor noștri de model, a menționat Roberts. Gaura neagră cu masă intermediară mase și abundențe în univers.
Comentarii recente