Novo istraživanje predlaže da bi raspad tamne materije mogao ubrzati formiranje prvih supermasivnih crnih rupa tako što mala količina oslobođene energije menja hemiju primordialnih gasnih oblaka i olakšava direktan kolaps. JWST je detektovao takve crne rupe već oko 500 miliona godina nakon Velikog praska, dok standardni procesi obično zahtevaju ~1 milijardu godina. Autori (Aggarwal i Tanedo) navode da bi čestice tamne materije mase ~24–27 eV mogle izazvati ovaj efekat.
Da Li Raspad Tamne Materije Pomaže Nastanku Prvih Supermasivnih Crnih Rupa?
An illustration of a supermassive black hole against a background of dark matter. | Credit: Robert Lea (created with Canva)
Novo istraživanje sugeriše da su supermasivne crne rupe koje su postojale pre nego što je univerzum napunio milijardu godina mogle nastati uz doprinos tamne materije — najtajanstvenije komponente kosmosa.
James Webb Space Telescope (JWST) otkriva tragove supermasivnih crnih rupa već oko 500 miliona godina nakon Velikog praska, što predstavlja izazov za standardne modele njihove formacije. Poznati mehanizmi — akrecija i spajanja — obično zahtevaju stotine miliona do milijardu godina da crne rupe porastu do masa reda miliona ili milijardi masa Sunca, pa naučnici traže dodatne puteve koji bi ubrzali rast u ranoj kosmičkoj eri.
Jedna od predloženih mogućnosti je neposredni (direktni) kolaps velikih oblaka gasa u tzv. seed crne rupe, bez prolaska kroz fazu formiranja masivne zvezde. Međutim, da bi do direktnog kolapsa došlo, oblak mora da zadrži toplotu i hemiju pod uslovima koji su obično retki u ranim galaksijama — obično je potreban snažan izvor zračenja (npr. zvezde) koji sprečava fragmentaciju oblaka.
Tim sa University of California, Riverside (Yash Aggarwal i Flip Tanedo) predlaže da bi energetski doprinos od raspada tamne materije mogao igrati ulogu „dodavanja“ potrebne male količine energije koja menja hemiju i termodinamiku primordialnih gasnih oblaka. Po njihovom modelu, takva energija ne bi bila velika, ali dovoljna da olakša uslove za direktan kolaps i time ubrza stvaranje početnih crnih rupa.
An illustration shows a direct collapse black hole forming at the heart of a Little Red Dot. | Credit: Robert Lea (created with Canva)
„Prve galaksije su u suštini kugle netaknutog vodonika čija je hemija izuzetno osetljiva na energetske injekcije na atomskom nivou,“ rekao je Tanedo. „Takva osetljivost čini rane galaksije pogodnim 'detektorom' efekata tamne materije — a potpis tih efekata mogu biti upravo supermasivne crne rupe koje danas vidimo.“
Autori ističu i konkretan raspon masâ koji bi odgovarao česticama tamne materije sposobnim da proizvedu pomenuti efekat: približno 24–27 elektronvolti (eV). U radu objavljenom 14. aprila u Journal of Cosmology and Astroparticle Physics autori detaljno razrađuju kako takav raspad utiče na rashlađivanje, ionizaciju i hemiju vodonika u prvim galaksijama.
Šta ovo znači
Ako se ideja potvrdi, raspad tamne materije bi mogao biti važan faktor u objašnjenju velike učestalosti supermasivnih crnih rupa u veoma ranoj fazi univerzuma. To ne znači nužno da je problem rešen — modeli moraju biti testirani dodatnim opažanjima i simulacijama — ali otvara novu i uzbudljivu vezu između fizike tamne materije i formiranja struktura u kosmosu.
Napomena o tamnoj materiji: Tamna materija čini većinu materije u svemiru i ne interaguje sa elektromagnetnim zračenjem na način na koji to rade obične atomske čestice, zbog čega je ne vidimo direktno, već zaključujemo njeno postojanje preko gravitacionih efekata.
Rad tima (Y. Aggarwal, F. Tanedo) objavljen je 14. aprila u Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Pomozite nam da budemo bolji.
