Všeobecně se uznává, že supermasivní černé díry (SMBH) se nacházejí ve středu eliptických galaxií nebo vyboulenin spirálních galaxií. Nasávají co nejvíce hmoty a generují záblesky záření. Hvězdy, plyn a vše ostatní v okolí tvoří kompaktní „halo“ a poté padá do gravitačně vynucené spirály smrti. Chamtivá povaha a naprostá velikost těchto černých děr vedly k myšlence, že temná hmota může dodávat (nebo mohla dodávat) SMBH určitou hmotu během jeho evoluce. Ale mohlo by se stát, že temná hmota se nakonec nemusí významně podílet?Toto může být jeden z vesmírných jevů, za který temná hmota nemůže...
Akreční disky černých děr jsou kompaktní halo vznikající, když jsou prach, plyn a další úlomky přitahovány k horizontu událostí černé díry. Akreční disky vyzařují elektromagnetické záření, jehož frekvence závisí na hmotnosti černé díry. Čím je hmotnější, tím vyšší je energie záření emitovaného do vesmíru. V případě SMBH způsobuje obrovská hmota velmi jasnou emisi jako hmota z akreční disk spadne do horizont událostí (bod, kdy gravitace zesílí tak, že ani světlo nemůže uniknout). Jak hmota akrečního disku klesá k horizontu událostí, přibližně 10 % hmoty se přemění na energii a je vyvrženo jako rentgenové záření. To je mnohem účinnější míra přeměny energie než nejúčinnější reakce jaderné fúze (přibližně 0,5 %). Tuto rentgenovou emisi pak lze pozorovat a vytvořit kvasar, což znamená, že aktivní galaxii pohání SMBH.
Je zajímavé, že se nepředpokládá, že by SMBH vznikla z jedné mrtvé hmotné hvězdy. Předpokládá se, že byly vytvořeny ze „semínka“ a poté vyrostly po miliardy let. Zdroj hmoty krmící rostoucí SMBH pochází z jeho akrečního disku, ale není jisté, v jaké formě hmota přichází a jakou rychlostí „krmí“ černou díru. Existuje několik možností, jak byly největší černé díry nasazeny, ale dvě jsou nejrozšířenější:
- Mezilehlé černé díry (o hmotnosti několika tisíc Sluncí) jsou tvořeny obrovskými mraky, které se zhroutí do jediného bodu. Vznikají černé díry a rostou akreční disky.
- Masivní prahvězdy (první hvězdy, vzniklé pouze 200 milionů let po Velkém třesku) z několika stovek hmotností Slunce se mohly zhroutit, aby vytvořily menší černé díry, opět vytvořily akreční disky a rostly po miliardy let.
Mechanismy ovlivňující rychlost růstu akrečního disku nejsou tak jasné. Některé teorie naznačují, že obrovská množství (většina hmoty černé díry) pochází z temné hmoty. Ale jelikož temná hmota je „nebaryonová“ (tj. opak baryonové hmoty – hmoty, kterou známe, milujeme a pozorujeme v našem vesmíru ) při pádu do horizontu událostí černé díry bude emitovat velmi málo záření. Pokud tomu tak je, SMBH by rostly neúměrně ve srovnání se zářením emitovaným z galaktických center (rentgenové záření budou emitovat pouze baryonové částice).
Nový výzkum vedený Sebastienem Peiranim (na Institut d'Astrophysique de Paris, Francie) naznačuje, že pouze velmi malá část SMBH je složena z temné hmoty, jak se vyvíjela. Předpokládá se, že temná hmota bude kolizeméněa bude velmi snadno rozptýlen baryonovými plynovými mraky a hvězdami. Zdá se nepravděpodobné, že by temná hmota byla schopna zůstat uvnitř akrečního disku černé díry velmi dlouho, než bude odražena veškerou „normální“ hmotou, která bude přitahována k horizontu událostí.
Modelováním „typického“ akrečního disku a porovnáním výsledků s pozorováním svítivosti kvasaru francouzská skupina zjistila, že většina hmoty, která pohání SMBH, je relativistická baryonická hmota. V kritické vzdálenosti, mimo černou díru, je baryonická hmota z akrečního disku urychlena na významný zlomek rychlosti světla a emituje záření. Ve srovnání se simulacemi disku bez kolizí (tj. charakteristik temné hmoty), baryonický model nejlépe odpovídá pozorování.
'Aplikace našich výsledků na semena černých děr, která hostí hala vycházející z kosmologických simulací, ukazuje, že temná hmota přispívá k ne více než [přibližně] 10 % celkové narostlé hmoty, což potvrzuje, že svítivost bolometrického kvasaru souvisí s historií baryonické akrece černá díra.“ – „Abstrakce z“ Narůstání temné hmoty do supermasivních černých děr '
Zdroj: arXiv