Тъмната страна на Вселената: Как черните дупки са станали свръхмасивни

Ранната Вселена вероятно е имала свой "тъмен сектор", състоящ се от свръхлеки частици тъмна материя. Тези частици са помогнали за образуването на първите черни дупки. До такъв извод са стигнали екип физици от Брукхейвънската национална лаборатория.

Още: Огромен астероид ще се размине със Земята на Бъдни вечер

Още: Космологичната константа се оказа променлива

Изследването на учените е публикувано в списанието Physical Review Letters и е описано накратко от Phys.org. Физиците са се опитали да обяснят как са се образували свръхмасивните черни дупки в центровете на галактиките.

Известно е, че черните дупки с маса от порядъка на милиард слънца са успели да се образуват още през първия милиард години от съществуването на Вселената. Това представлява проблем за космологичните модели, тъй като в момента не е известен астрофизичен процес, който би могъл да обясни такова бързо възникване.

Към днешна дата науката има две хипотези, според които черните дупки придобиват своята маса. В първия случай това се случва поради поглъщането на космически материал, който попада в черната дупка. Но съществува предел на скоростта, с която материята може да се натрупва в черните дупки в резултат на такава акреция.

Още: Лунен календар за 2025 г.

Още: Магнитни бури за седмицата 16-22 декември 2024 година: Прогноза от САЩ (ГРАФИКА)

Гигантски мехури в центъра на Млечния път били образувани от свръхмасивната черна дупка

Вторият начин са галактически сблъсъци, в резултат на които две черни дупки могат да се слеят в една. Но в ранната Вселена галактиките тепърва са започвали да се образуват, така че черните дупки не са могли да набират маса по нито един от описаните начини. В ново изследване физиците предполагат, че някакъв липсващ елемент е допринесъл за образуването на черните дупки. А основният кандидат за тази роля са ​свръхлеки частици тъмна материя, които са били групирани в определен „тъмен сектор“ на Вселената.

„Смятаме, че частиците в „тъмния сектор“ могат да претърпят фазов преход, който позволява на материята много ефективно да колапсира в черни дупки – казва съавторът на изследването Питър Дентън. –Когато температурата на Вселената достига определена точка, налягането може внезапно падне до изключително ниско ниво, позволявайки на гравитацията да разруши материята. Сегашното ни разбиране за известните ни частици говори, че обикновено такъв процес не се случва във Вселената."

Но такъв драматичен фазов преход вероятно е бил възможен в ранната Вселена. Той може да е бил причината за колапса, довел до образуването на масивни черни дупки. Учените дори разработили прогноза, за да могат техните последователи в бъдеще да открият такива сигнали под формата на гравитационни вълни в очаквания честотен диапазон.

Още: Слънчевата система можеше да е различна: тя била променена от нашествие от дълбокия космос

Още: Магнитни бури за седмицата 9-15 декември 2024 година: Прогноза от САЩ (ГРАФИКА)

Къде изчезна най-близката до Земята черна дупка?

За съжаление в момента е невъзможно да се тества тази теория експериментално, тъй като съвременното оборудване не е достатъчно чувствително, за да търси такива гравитационни вълни. Може би инструментите от следващо поколение ще помогнат за откриването на такива сигнали.

Впрочем екипът на Брукхейвън е разработи и модел на "тъмния сектор" на Вселената, в който все още неоткритите експериментално свръхлеки частици присъстват в огромно количество но рядко взаимодействат помежду си. Предполага се, че свръхлеките частици от тъмна материя са на 28 порядъка по-леки от протона.

Също така си струва да се отбележи, че тъмната материя отдавна се взема предвид при космологичното моделиране, въпреки че никога не е била пряко наблюдавана. Въпреки липсата на "истински" доказателства за нейното съществуване, физиците смятат, че тъмната материя съставлява по-голямата част от цялата материя във Вселената. За това сочат по-специално фиксираните от наблюдения гравитационните ефекти, които косвено сочат наличието на тъмна материя.

Астрономи показаха черната дупка в центъра на Млечния път (СНИМКИ)

„Честотата на взаимодействията между известните ни частици предполага, че материята в този вид, който я познаваме, не би могла ефективно да колапсира в черни дупки – казва Дентън. – Но ако  съществуваше „тъмен сектор“ със свръхлека тъмна материя, тогава в ранната Вселена биха могли да се появят подходящи условия за много ефективна форма на такъв колапс."