Существует два основных типа черных дыр: черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Они различаются по размеру, способу формирования и воздействию на свою галактику. Черные дыры звездной массы, от нескольких до десятков раз превышающие массу Солнца, образуются при коллапсе массивных звезд. Сверхмассивные черные дыры в миллионы или миллиарды раз массивнее. Как правило, они находятся в центре галактик и растут за счет аккреции и слияний.
Происхождение сверхмассивных черных дыр, особенно тех, которые имеют массу более миллиарда солнечных масс и отличаются высоким красным смещением, остается неясным. Эти объекты находятся на огромных расстояниях от Земли и, следовательно, существовали в самых ранних эпохах Вселенной. Один из ключевых процессов их формирования — прямой коллапс остывающих облаков атомного газа без превращения в звезды. Считается, что так могли возникать массивные черные дыры массой около 100 000 масс Солнца с особыми объектами — так называемыми «тяжелыми» семенами, которые могут вырасти до миллиарда солнечных масс.
Ученые из Корнеллского университета предположили, что темная материя состоит из сверхлегких частиц аксионов, которые взаимодействуют с электромагнитным полем посредством особых топологических взаимодействий, описанных математически в теории Черна — Саймонса. В гало темной материи колебания аксионного поля могут усиливать инфракрасные фотоны посредством переноса энергии от аксионного поля к фотонам (параметрический резонанс). Это также может привести к эмиссии ультрафиолетового излучения либо за счет того, что тепловая энергия достигает равновесия в оптически толстых гало, либо в результате сильного каскада фотонов в ходе процесса резонанса, пишет Universe Today.
Исследование выявило, что аксионная темная материя может генерировать достаточно ультрафиолетовых фотонов для прямого коллапса черных дыр через процесс параметрического резонанса. Это допускает образование черных дыр в самые ранние периоды истории Вселенной без необходимости в звездном свете или звездной эволюции и может объяснить наличие сверхмассивных черных дыр при высоких показателях красного смещения.
Описанный учеными механизм согласуется с несколькими современными теориями, например, со стандартной космологической моделью и с некоторыми элементами теории струн.
Изучая «комковатость» Вселенной, исследователи обнаружили два года назад, что космическое вещество распределено более равномерно, чем они ожидали. И пришли к выводу, что все дело в аксионах.
