Астрофизики смоделировали образование структур из легких первичных черных дыр вокруг тяжелых
Международная группа астрофизиков представила результаты моделирования, посвященного взаимодействию легких первичных черных дыр с тяжелыми «семенами» — массивными компактными объектами. В работе, опубликованной на arXiv, рассматривается сценарий, при котором основная часть темной материи состоит из легких первичных черных дыр (ПЧД) астероидной массы, а вокруг них существуют более тяжелые ПЧД.
Такие конфигурации приводят к образованию так называемых пиков — резких увеличений плотности темной материи вблизи тяжелого объекта. Однако, как выяснили ученые, процесс формирования этих пиков сложнее, чем считалось ранее. Легкие ПЧД обладают ничтожным начальным угловым моментом относительно массивного центра, поэтому они были бы захвачены, если бы не крутящий момент от флуктуаций материи разного масштаба.
Авторы впервые провели всестороннюю оценку этого сценария. Они определили механизмы и начальные условия, позволяющие легким ПЧД избежать захвата, и количественно оценили различные типы крутящего момента с помощью аналитических методов и численных симуляций.
Ключевой результат: в самой внутренней области ни один из изученных механизмов не способен обеспечить достаточный крутящий момент. Это означает, что внутреннее ядро пика будет значительно менее плотным по сравнению со сценариями, где темная материя состоит из частиц. Такое расхождение может привести к интересным наблюдательным проявлениям, которые помогут отличить модель ПЧД от других теорий темной материи.
Как отмечают исследователи, полученные данные важны для интерпретации астрофизических наблюдений и могут скорректировать представления о структуре гало темной материи. Работа также подчеркивает необходимость учета негравитационных эффектов при моделировании эволюции структур из первичных черных дыр.
Результаты открывают новые возможности для поиска первичных черных дыр — например, через гравитационное линзирование или излучение от аккреции. Однако пока это лишь теоретические предсказания, требующие экспериментальной проверки.
