超大質(zhì)量黑洞可能由暗物質(zhì)形成

一項(xiàng)新的理論研究提出了一種由暗物質(zhì)產(chǎn)生超大質(zhì)量黑洞的新機(jī)制。這個(gè)國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，超大質(zhì)量黑洞可能直接由星系中心高密度區(qū)域的暗物質(zhì)形成，而不是傳統(tǒng)的包含“正常”物質(zhì)的形成場(chǎng)景。這一結(jié)果對(duì)早期宇宙的宇宙學(xué)有重要意義。

超大質(zhì)量黑洞最初是如何形成的，是當(dāng)今星系演化研究中最大的問(wèn)題之一。超大質(zhì)量黑洞早在大爆炸8億年后就已經(jīng)被觀測(cè)到，它們是如何增長(zhǎng)如此之快的，至今仍未有解釋。

標(biāo)準(zhǔn)的形成模型包括正常的重子物質(zhì)——構(gòu)成恒星、行星和所有可見物體的原子和元素——在重力作用下坍縮形成黑洞，然后隨著時(shí)間的流逝而增長(zhǎng)。然而，這項(xiàng)新工作調(diào)查了由暗物質(zhì)構(gòu)成、被稀釋的暗物質(zhì)暈包圍的穩(wěn)定星系核的潛在存在，發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的中心可能變得集中，一旦達(dá)到臨界閾值，它們也可能坍塌成超大質(zhì)量黑洞。

根據(jù)該模型，這種情況發(fā)生的速度可能比其他提出的形成機(jī)制要快得多，并且可能會(huì)讓早期宇宙中的超大質(zhì)量黑洞存在于它們居住的星系形成之前，這與目前的認(rèn)識(shí)相反。

該研究帶頭人——拉普拉塔國(guó)立大學(xué)的Carlos Arguelles評(píng)論說(shuō)：“這個(gè)新形成的場(chǎng)景或能對(duì)宇宙早期超大質(zhì)量黑洞形成提供一種自然的解釋，而不需要預(yù)先形成恒星，也不需要用不切實(shí)際的吸積率來(lái)激發(fā)種子黑洞。”

新模型的另一個(gè)有趣的結(jié)果是，對(duì)于更小的暗物質(zhì)暈，例如那些圍繞著一些矮星系的暈，可能達(dá)不到塌縮成黑洞的臨界質(zhì)量。這可能會(huì)讓較小的矮星系擁有一個(gè)中心的暗物質(zhì)核，而不是預(yù)期中的黑洞。這樣的暗物質(zhì)核仍然可以模擬傳統(tǒng)中央黑洞的引力特征，而暗物質(zhì)的外暈也可以解釋觀測(cè)到的星系旋轉(zhuǎn)曲線。

Arguelles補(bǔ)充說(shuō)：“這個(gè)模型顯示了暗物質(zhì)暈如何在其中心聚集高密度物質(zhì)，這可能在幫助理解超大質(zhì)量黑洞的形成方面起著至關(guān)重要的作用。”

“在這里，我們首次證明了這種核暈暗物質(zhì)分布確實(shí)可以在宇宙框架中形成，并且在宇宙的一生中保持穩(wěn)定。”

進(jìn)一步的研究能夠揭示宇宙早期超大質(zhì)量黑洞的形成過(guò)程，同時(shí)調(diào)查包括銀河系在內(nèi)的非活動(dòng)星系的中心，是否可能成為這些高密度暗物質(zhì)核心的宿主。