Телескоп James Webb виявляє надмасивні чорні діри в часи, коли Всесвіту не було ще й мільярда років. Це суперечить усім відомим моделям їхнього утворення, і дослідники пропонують несподіване рішення: енергія, яку вивільняє розпад темної матерії, могла пришвидшити народження цих космічних велетнів.
Проблема часу
Надмасивні чорні діри — об’єкти з масою в мільйони й мільярди разів більшою за сонячну — формуються через злиття та поглинання речовини. За стандартними моделями, цей процес займає щонайменше мільярд років.
Проте James Webb Space Telescope (JWST) фіксує такі об’єкти вже через 500 млн років після Великого вибуху. Виходить, що їхнє зростання суттєво прискорилось.
Прямий колапс: механізм є, але рідкісний
Один із можливих механізмів — так званий прямий колапс: величезна хмара газу стискається одразу в чорну діру, минаючи стадію зорі. Але для цього хмара має отримати достатньо енергії ззовні — наприклад, від випромінювання навколишніх зір.
Проблема в тому, що потрібні умови виникали надто рідко, щоб пояснити кількість ранніх надмасивних чорних дір, які бачить JWST.
Темна матерія як джерело енергії
Дослідники з Університету Каліфорнії у Ріверсайді припускають: альтернативним джерелом енергії міг бути розпад темної матерії. Темна матерія складає близько 85 % усієї матерії у Всесвіті, але не взаємодіє зі світлом і досі не виявлена безпосередньо.
Деякі теоретичні частинки, що виходять за межі Стандартної моделі фізики елементарних частинок, здатні розпадатися, вивільняючи мізерну кількість енергії. За підрахунками авторів дослідження, достатньо було б енергії, що дорівнює мільярдній частинці трильйонної частки від однієї пальчикової батарейки — аби «підзарядити» первісні газові хмари та запустити прямий колапс.
Маса під підозрою
«Перші галактики — це, по суті, кулі з первісного водневого газу, хімія якого надзвичайно чутлива до енергетичних впливів на атомному рівні», — зазначає співавтор роботи Фліп Танедо. Команда змогла визначити гіпотетичний діапазон мас частинок темної матерії, здатних ініціювати такий процес: від 24 до 27 електронвольт.
Це дуже легкі частинки — для порівняння, маса електрона становить близько 511 тис. електронвольт. Керівник дослідження Яш Аґґарвал наголошує: «З огляду на те, що телескоп James Webb продовжує виявляти дедалі більше надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті, цей механізм може допомогти подолати розрив між теорією та спостереженнями».
Робота опублікована у квітні 2026-го у виданні Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Джерело: space.com
