Een nieuwe theoretische studie heeft een nieuw mechanisme voorgesteld voor het creëren van superzware zwarte gaten uit donkere materie. Het internationale team vindt dat in plaats van de conventionele formatiescenario's met 'normale' materie, In plaats daarvan zouden superzware zwarte gaten rechtstreeks uit donkere materie kunnen ontstaan ​​in gebieden met een hoge dichtheid in de centra van sterrenstelsels. Het resultaat heeft belangrijke implicaties voor de kosmologie in het vroege heelal, en is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Hoe superzware zwarte gaten zich in eerste instantie hebben gevormd, is tegenwoordig een van de grootste problemen in de studie van de evolutie van sterrenstelsels. Superzware zwarte gaten zijn al 800 miljoen jaar na de oerknal waargenomen. en hoe ze zo snel konden groeien, blijft onverklaard.

Standaard formatiemodellen hebben betrekking op normale baryonische materie - de atomen en elementen waaruit sterren bestaan, planeten, en alle zichtbare objecten - die onder de zwaartekracht instorten om zwarte gaten te vormen, die dan in de loop van de tijd groeien. Het nieuwe werk onderzoekt echter het mogelijke bestaan ​​van stabiele galactische kernen gemaakt van donkere materie, en omgeven door een verdunde halo van donkere materie, ontdekten dat de centra van deze structuren zo geconcentreerd zouden kunnen worden dat ze ook zouden kunnen instorten tot superzware zwarte gaten zodra een kritische drempel is bereikt.

Volgens het model had dit veel sneller kunnen gebeuren dan andere voorgestelde vormingsmechanismen, en zou het mogelijk hebben gemaakt dat superzware zwarte gaten in het vroege heelal werden gevormd vóór de sterrenstelsels die ze bewonen, tegen de huidige inzichten in.

Carlos R. Argüelles, de onderzoeker van Universidad Nacional de La Plata en ICRAnet die het onderzoek leidden, merkt op:"Dit nieuwe vormingsscenario kan een natuurlijke verklaring bieden voor hoe superzware zwarte gaten in het vroege heelal zijn gevormd, zonder voorafgaande stervorming of de noodzaak om zwarte gaten met onrealistische accretiesnelheden op te roepen."

Een ander intrigerend gevolg van het nieuwe model is dat de kritische massa voor instorting in een zwart gat mogelijk niet wordt bereikt voor kleinere halo's van donkere materie, bijvoorbeeld die rond enkele dwergsterrenstelsels. De auteurs suggereren dat dit dan kleinere dwergstelsels zou kunnen achterlaten met een centrale donkere-materiekern in plaats van het verwachte zwarte gat. Zo'n kern van donkere materie kan nog steeds de zwaartekrachtsignaturen van een conventioneel centraal zwart gat nabootsen, terwijl de buitenste halo van de donkere materie ook de waargenomen rotatiecurven van sterrenstelsels zou kunnen verklaren.

"Dit model laat zien hoe halo's van donkere materie dichte concentraties in hun centra kunnen bevatten, die een cruciale rol kunnen spelen bij het helpen begrijpen van de vorming van superzware zwarte gaten, ", voegde Argüelles eraan toe.

"Hier hebben we voor het eerst bewezen dat dergelijke kern-halo-verdelingen van donkere materie zich inderdaad kunnen vormen in een kosmologisch kader, en stabiel blijven gedurende de levensduur van het heelal."

De auteurs hopen dat verdere studies meer licht zullen werpen op de vorming van superzware zwarte gaten in de allereerste dagen van ons heelal, en onderzoeken of de centra van niet-actieve sterrenstelsels, inclusief onze eigen Melkweg, kan gastheer zijn voor deze dichte donkere materie-kernen.