Астрофизики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предложили новое объяснение того, как в ранней Вселенной могли сформироваться сверхмассивные черные дыры, которые были обнаружены с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Исследователи выяснили, что темная материя могла играть ключевую роль в процессе формирования сверхмассивных черных дыр. Темная материя, удерживая водород от быстрого охлаждения, позволяла гравитации сжимать его в облака, достаточно большие и плотные, чтобы коллапсировать в черные дыры. Этот процесс мог бы объяснить существование черных дыр с массой в миллионы и даже миллиарды солнечных масс в ранние эпохи Вселенной.

Ученые разработали специальный алгоритм, который моделировал различные сценарии эволюции газовых облаков. В ходе расчетов было выявлено, что дополнительное излучение, способное разрушать молекулярный водород, предотвращало быстрое охлаждение газового облака. Это излучение могло возникать в результате распада частиц темной материи, что оказывало влияние на процесс формирования сверхмассивных черных дыр.

Полученные данные показывают, что радиация от распада частиц темной материи способствовала тому, чтобы большие газовые облака не фрагментировались на мелкие структуры, а оставались достаточно крупными для формирования черных дыр. Этот процесс мог происходить намного быстрее, чем традиционные сценарии аккреции газа и звезд, что позволило образоваться сверхмассивным черным дырам в ранней Вселенной.

Результаты исследования объясняют, почему такие массивные объекты могут быть обнаружены в ранних фазах эволюции Вселенной, когда ей было всего несколько сотен миллионов лет. Авторы считают, что это открытие может стать важным шагом в разгадке природы темной материи и ее влияния на эволюцию Вселенной.