Vědci možná poprvé objevili nepřímý důkaz, že obklopuje velké množství neviditelné temné hmoty černé díry. Objev, pokud se potvrdí, by mohl být velkým průlomem ve studiu temné hmoty.
Temná hmota tvoří asi 85 % veškeré hmoty ve vesmíru, ale pro astronomy je téměř zcela neviditelná. Je to proto, že na rozdíl od hmoty, která tvoří hvězdy, planety a vše kolem nás, temná hmota neinteraguje se světlem a není vidět.
Naštěstí temná hmota interaguje gravitačně, což umožňuje výzkumníkům odvodit přítomnost temné hmoty pohledem na její gravitační účinek na „zástupce“ běžné hmoty. V nové studii použil tým vědců ze vzdělávací univerzity v Hong Kongu hvězdy obíhající kolem černých děr v binárních systémech jako takové „proxy“.
Tým sledoval, jak se oběžné dráhy dvou hvězd zpomalily nebo mírně zpomalily o asi 1 milisekundu za rok, když se pohybovaly kolem svých doprovodných černých děr, označených A0620-00 a XTE J1118+480. Tým dospěl k závěru, že zpomalení bylo důsledkem temné hmoty, která pohltila černé díry a vytvořila významné tření a gravitaci pro hvězdy, když obíhaly kolem svých hmotnějších partnerů.
Pomocí počítačových simulací systémů černých děr tým aplikoval dynamický model tření temné hmoty, široce používaný v kosmologii, který předpokládá určitou ztrátu hybnosti u objektů gravitačně interagujících s temnou hmotou. Simulace ukázaly, že pozorované rychlosti rozpadu drah odpovídají předpovědím modelu tření. Pozorovaná rychlost orbitálního rozpadu je asi 50násobkem teoretického odhadu, což je asi 0,02 milisekundy orbitálního rozpadu za rok pro dvojhvězdy bez temné hmoty.
„Toto je vůbec první studie, která používá ‚dynamický model tření‘ k potvrzení a prokázání existence temné hmoty kolem černých děr,“ říká Jang Man Ho (otevře se na nové kartě), vedoucí skupiny a docent katedry Přírodní vědy a environmentální studia prostředí ve vašem prohlášení.
Výsledky studie zveřejněné 30. ledna v The Astrophysical Journal Letters pomáhají potvrdit dlouhodobou teorii v kosmologii, že černé díry mohou absorbovat temnou hmotu, která se k nim dostatečně přiblíží. To vede k redistribuci temné hmoty kolem černých děr, čímž se v jejich bezprostřední blízkosti vytváří "hustotní bodec", který může nenápadně ovlivňovat oběžné dráhy okolních objektů.
Chan vysvětlil, že předchozí pokusy studovat temnou hmotu kolem černých děr se spoléhaly na emisi vysokoenergetického světla ve formě gama paprsků nebo pulsací ve vesmíru známých jako gravitační vlny. Tyto emise jsou způsobeny srážkou a splynutím černých děr, což je ve vesmíru vzácná událost, kvůli které mohou astronomové dlouho čekat na dostatečná data.
Tento výzkum dává vědcům nový způsob, jak studovat temnou hmotu rozmístěnou kolem černých děr, což by jim mohlo pomoci být aktivnější při hledání. Tým má v úmyslu hledat podobné dvojhvězdy černých děr ke studiu v budoucnu.
"Tento výzkum otevírá důležitý nový směr pro budoucí výzkum temné hmoty," řekl Chan. "Jen v jedné galaxii, Mléčné dráze, existuje nejméně 18 binárních systémů podobných objektům v naší studii, které mohou poskytnout bohaté informace, které pomohou odhalit tajemství temné hmoty."
Přečtěte si také: