Ny undersøgelse tyder på, at supermassive sorte huller kan dannes fra mørkt stof

En ny teoretisk undersøgelse har foreslået en ny mekanisme til at skabe supermassive sorte huller fra mørkt stof. Det internationale hold finder, at snarere end de konventionelle dannelsesscenarier, der involverer 'normalt' stof, supermassive sorte huller kunne i stedet dannes direkte fra mørkt stof i områder med høj tæthed i galaksernes centre. Resultatet har vigtige konsekvenser for kosmologien i det tidlige univers, og udgives i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Præcis hvordan supermassive sorte huller oprindeligt blev dannet er et af de største problemer i studiet af galakseevolution i dag. Supermassive sorte huller er blevet observeret så tidligt som 800 millioner år efter Big Bang, og hvordan de kunne vokse så hurtigt, forbliver uforklarligt.

Standardformationsmodeller involverer normalt baryonisk stof - de atomer og grundstoffer, der udgør stjerner, planeter, og alle synlige genstande - der kollapser under tyngdekraften og danner sorte huller, som så vokser over tid. Men det nye arbejde undersøger den potentielle eksistens af stabile galaktiske kerner lavet af mørkt stof, og omgivet af en fortyndet mørk stof glorie, fandt ud af, at centrene for disse strukturer kunne blive så koncentrerede, at de også kunne kollapse til supermassive sorte huller, når en kritisk tærskel er nået.

Ifølge modellen kunne dette være sket meget hurtigere end andre foreslåede dannelsesmekanismer, og ville have tilladt supermassive sorte huller i det tidlige univers at danne sig før de galakser, de bebor, i modstrid med den nuværende forståelse.

Carlos R. Argüelles, forskeren ved Universidad Nacional de La Plata og ICRANet, der ledede undersøgelsen, kommenterer:"Dette nye dannelsesscenarie kan give en naturlig forklaring på, hvordan supermassive sorte huller blev dannet i det tidlige univers, uden at kræve forudgående stjernedannelse eller behov for at påkalde frø sorte huller med urealistiske tilvæksthastigheder."

En anden spændende konsekvens af den nye model er, at den kritiske masse for kollaps i et sort hul måske ikke nås for mindre mørkt stof-haloer, for eksempel dem, der omgiver nogle dværggalakser. Forfatterne foreslår, at dette så kan efterlade mindre dværggalakser med en central mørkt stof-kerne snarere end det forventede sorte hul. Sådan en mørk stofkerne kunne stadig efterligne gravitationssignaturerne af et konventionelt centralt sort hul, mens den ydre glorie af mørkt stof også kunne forklare de observerede galakse-rotationskurver.

"Denne model viser, hvordan haloer af mørkt stof kunne rumme tætte koncentrationer i deres centre, som kan spille en afgørende rolle i at hjælpe med at forstå dannelsen af ​​supermassive sorte huller, " tilføjede Argüelles.

"Her har vi bevist for første gang, at sådanne kerne-halo-fordelinger af mørkt stof faktisk kan dannes i en kosmologisk ramme, og forbliv stabil i universets levetid."

Forfatterne håber, at yderligere undersøgelser vil kaste mere lys over dannelsen af ​​supermassive sorte huller i de allertidligste dage af vores univers, samt at undersøge, om centrene for ikke-aktive galakser, inklusive vores egen Mælkevej, kan være vært for disse tætte kerner af mørkt stof.