Kolem supermasivních černých děr se obestírá velká záhada. Odborníci si představovali, že takové černé díry, jejichž hmotnost dosahuje milionů a někdy i miliard Sluncí, vznikají z malých černých děr hvězdných velikostí, postupným pohlcováním okolní hmoty. Takový proces by trval velice dlouho, asi tak miliardy let, ale nakonec by vznikla monumentální supermasivní černá díra.
Problém je ovšem v tom, že výkonné teleskopy v čele s Vesmírným dalekohledem Jamese Webba, nacházejí supermasivní černé díry, včetně těch velmi hmotných, v tak mladém vesmíru, že by podle dosavadních představ neměly mít dost času na to, aby požíráním okolní hmoty narostly do pozorované velikosti. V úvahách o supermasivních černých dírách je očividně něco špatně.
Může být vysvětlením temná hmota?
Alexander Kusenko z americké University of California, Los Angeles (UCLA) a jeho kolegové se domnívají, že se na růstu černých děr v raném vesmíru mohla podílet temná hmota, shodou okolností rovněž velmi záhadná. Právě temná hmota mohla za určitých okolností prodloužit ochlazování vodíku v raném vesmíru.
Kvasar J0148 zachycený JWST. Centrální černou díru lze vidět v horním čtverci.
Díky tomu by vodík kvůli působení gravitace mohl zkondenzovat do mračen natolik velkých a hustých, že by z nich nevznikly hvězdy ale poměrně velké černé díry. Taková mračna by mohla vynechat fázi hvězdy, zhroucení do malé černé díry i pomalého krmení okolní hmotou. Rovnou by se zhroutila do slušně hmotné černé díry, která by tím získala náskok pro další růst.
Pokud by se částice temné hmoty v raném vesmíru alespoň do jisté míry rozpadaly a vyzařovaly fotony, což je u určitých typů částic temné hmoty možné, takové záření by štěpilo molekulární vodík a bránilo by vodíku příliš rychle vychladnout, díky čemuž by vznikla masivní mračna. Víme to díky simulacím, které by platily v případě, že temnou hmotu tvoří částice vhodného typu.
Podle Kusenka a jeho kolegů by to mohlo být řešení potíží s příliš velkými supermasivními dírami v příliš mladém vesmíru. Stejný scénář by také mohl vědce přiblížit k odpovědím ohledně temné hmoty, protože by zúžil možnou podobu částic, které temnou hmotu tvoří.