衰变暗物质或能解释早期巨大黑洞 ^{CEFR B2}

天文学家长期困惑于：为何在大爆炸后不到十亿年的早期宇宙中，已出现体积非常大的黑洞。按照常规增长机制，这些黑洞不应有足够时间演化到如此质量。加州大学河滨分校（UCR）研究生 Yash Aggarwal 主导的一项新研究提出，衰变暗物质可能提供一种可行解释。

该研究认为，暗物质粒子发生衰变时会向气体注入极其微小的能量。这些微弱能量足以改变早期星系中气体的化学反应速率，从而让某些气体云直接塌缩成黑洞，而不先形成恒星。此前天文学界认为直接塌缩需要一种罕见巧合——邻近恒星照射预恒星气体；Aggarwal 团队指出，衰变暗物质可以使这种过程更常见。

团队成员包括合著者 Flip Tanedo、James Dent 和 Tao Xu，他们用数值模拟研究了在衰变轴子存在下气体的热化学行为，发现暗物质质量在 24 到 27 电子伏特范围可以创造有利条件。研究还指出，暗物质约占宇宙物质的 85%，其本质虽未明，但哪怕是一节 AA 电池能量的十亿万亿分之一，也可能改变早期气体的化学。研究发表在 Journal of Cosmology and Astroparticle Physics，并得到美国国家科学基金会与 UCR Hellman Fellowship 资助。