超强自相互作用暗物质产生的超大质量黑洞

我们考虑这样一种宇宙学后果：如果一小部分（$f\lesssim 0.1$）暗物质具有超强自相互作用，其单位质量的弹性自相互作用截面 $\sigma\gg1\ \mathrm{cm^{2}/g}$。这种可能性规避了所有当前假设自相互作用成分构成暗物质主体的约束。然而，即便是一小部分超强自相互作用暗物质（uSIDM）也能在天体物理尺度上产生可观测的后果。特别地，uSIDM子成分可以经历引力热坍缩并在晕中心形成种子黑洞。这些种子黑洞在数百个晕相互作用时间内形成，包含晕中总uSIDM质量的几个百分点。对于合理的 $\sigma f$ 值，这些黑洞可以在足够高的红移处形成，并在 $z \gtrsim 6$ 时增长到 $\sim10^9 M_\odot$ 的类星体，从而缓解标准 $\Lambda$CDM 宇宙学中的张力。晕中中心黑洞的普遍形成还可能通过双星黑洞并合期间抛射物质而在矮星系中产生核，潜在地解决“too big to fail”问题。