За първи път учените може би са открили косвени доказателства, че голямо количество невидима тъмна материя заобикаля черни дупки. Откритието, ако бъде потвърдено, може да бъде голям пробив в изследването на тъмната материя.
Тъмната материя съставлява около 85% от цялата материя във Вселената, но е почти напълно невидима за астрономите. Това е така, защото за разлика от материята, която изгражда звездите, планетите и всичко около нас, тъмната материя не взаимодейства със светлината и не може да се види.
За щастие, тъмната материя взаимодейства гравитационно, което позволява на изследователите да направят извод за наличието на тъмна материя, като разгледат нейния гравитационен ефект върху „прокси“ на обикновена материя. В ново проучване екип от учени от Образователния университет в Хонконг използва звезди, обикалящи около черни дупки в двоични системи като такива „проксита“.
Екипът наблюдава как орбитите на двете звезди се забавят или леко забавят с около 1 милисекунда на година, докато се движат около своите спътници черни дупки, обозначени като A0620-00 и XTE J1118+480. Екипът заключи, че забавянето е резултат от тъмната материя, поглъщаща черните дупки и създаваща значително триене и гравитация за звездите, докато обикалят около по-масивните си партньори.
Използвайки компютърни симулации на системи с черни дупки, екипът приложи динамичния модел на триене на тъмната материя, широко използван в космологията, който предполага известна загуба на импулс от обекти, гравитационно взаимодействащи с тъмната материя. Симулациите показаха, че наблюдаваните скорости на затихване на орбитите съответстват на прогнозите на модела на триене. Наблюдаваната скорост на орбитален разпад е около 50 пъти над теоретичната оценка, което е около 0,02 милисекунди орбитален разпад на година за двойни системи без тъмна материя.
„Това е първото изследване, което някога използва „модела на динамично триене“, за да потвърди и докаже съществуването на тъмна материя около черните дупки“, казва Джанг Ман Хо (отваря се в нов раздел), ръководител на групата и доцент в катедрата по Природни науки и екологични изследвания среда във вашето изявление.
Резултатите от изследването, публикувани на 30 януари в The Astrophysical Journal Letters, помагат да се потвърди дългогодишна теория в космологията, че черните дупки могат да абсорбират тъмна материя, която се приближава достатъчно близо до тях. Това води до преразпределение на тъмната материя около черните дупки, създавайки „скок на плътност“ в непосредствена близост до тях, което може едва доловимо да повлияе на орбитите на околните обекти.
Чан обясни, че предишните опити за изследване на тъмната материя около черните дупки са разчитали на излъчването на високоенергийна светлина под формата на гама лъчи или пулсации в пространството, известни като гравитационни вълни. Тези емисии са причинени от сблъсъка и сливането на черни дупки, рядко събитие във Вселената, което може да накара астрономите да чакат дълго време за достатъчно данни.
Това изследване дава на учените нов начин за изследване на тъмната материя, разпределена около черните дупки, което може да им помогне да бъдат по-активни в търсенето си. Екипът възнамерява да търси подобни двоични файлове на черни дупки, които да изучава в бъдеще.
"Това изследване отваря важна нова посока за бъдещи изследвания на тъмната материя", каза Чан. „Само в една галактика, Млечният път, има най-малко 18 бинарни системи, подобни на обектите в нашето изследване, които могат да предоставят богата информация, която ще помогне да се разкрие мистерията на тъмната материя.“
Прочетете също: