Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες μπορεί να έχουν ανακαλύψει έμμεσα στοιχεία ότι μια μεγάλη ποσότητα αόρατης σκοτεινής ύλης περιβάλλει μαύρες τρύπες. Η ανακάλυψη, εάν επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να είναι μια σημαντική ανακάλυψη στη μελέτη της σκοτεινής ύλης.
Η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 85% της συνολικής ύλης στο σύμπαν, αλλά είναι σχεδόν εντελώς αόρατη στους αστρονόμους. Αυτό συμβαίνει επειδή, σε αντίθεση με την ύλη που αποτελείται από αστέρια, πλανήτες και οτιδήποτε γύρω μας, η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με το φως και δεν μπορεί να δει.
Ευτυχώς, η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά βαρυτικά, γεγονός που επιτρέπει στους ερευνητές να συμπεράνουν την παρουσία της σκοτεινής ύλης εξετάζοντας τη βαρυτική της επίδραση σε έναν «αντιπρόσωπο» της συνηθισμένης ύλης. Σε μια νέα μελέτη, μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Εκπαίδευσης του Χονγκ Κονγκ χρησιμοποίησε αστέρια που περιφέρονται γύρω από τις μαύρες τρύπες σε δυαδικά συστήματα ως τέτοιους «πληρεξούσιους».
Η ομάδα παρακολούθησε καθώς οι τροχιές των δύο αστεριών επιβραδύνονταν, ή επιβραδύνονταν ελαφρώς, κατά περίπου 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου ετησίως καθώς κινούνταν γύρω από τις συνοδευτικές μαύρες τρύπες τους, που ονομάζονταν A0620-00 και XTE J1118+480. Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η επιβράδυνση ήταν το αποτέλεσμα της σκοτεινής ύλης που περιείχε τις μαύρες τρύπες και δημιουργούσε σημαντική τριβή και βαρύτητα για τα αστέρια καθώς περιφέρονταν γύρω από τους πιο ογκώδεις συντρόφους τους.
Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών συστημάτων μαύρης τρύπας, η ομάδα εφάρμοσε το μοντέλο δυναμικής τριβής της σκοτεινής ύλης, που χρησιμοποιείται ευρέως στην κοσμολογία, το οποίο προϋποθέτει κάποια απώλεια ορμής από αντικείμενα που αλληλεπιδρούν βαρυτικά με τη σκοτεινή ύλη. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι οι παρατηρούμενοι ρυθμοί διάσπασης των τροχιών αντιστοιχούν στις προβλέψεις του μοντέλου τριβής. Ο παρατηρούμενος ρυθμός τροχιακής διάσπασης είναι περίπου 50 φορές μεγαλύτερος από τη θεωρητική εκτίμηση, που είναι περίπου 0,02 χιλιοστά του δευτερολέπτου τροχιακής διάσπασης ετησίως για δυαδικά αρχεία χωρίς σκοτεινή ύλη.
«Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που χρησιμοποιεί το «μοντέλο δυναμικής τριβής» για να επιβεβαιώσει και να αποδείξει την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης γύρω από τις μαύρες τρύπες», λέει ο Jang Man Ho (ανοίγει σε νέα καρτέλα), επικεφαλής της ομάδας και αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Περιβάλλον Φυσικών Επιστημών και Μελετών Περιβάλλοντος στην αίτησή σας.
Τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύθηκαν στις 30 Ιανουαρίου στο The Astrophysical Journal Letters, βοηθούν στην επιβεβαίωση μιας μακροχρόνιας θεωρίας στην κοσμολογία ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να απορροφήσουν τη σκοτεινή ύλη που πλησιάζει αρκετά σε αυτές. Αυτό οδηγεί σε μια ανακατανομή της σκοτεινής ύλης γύρω από τις μαύρες τρύπες, δημιουργώντας μια «ακίδα πυκνότητας» στην άμεση γειτνίασή τους, η οποία μπορεί να επηρεάσει διακριτικά τις τροχιές των γύρω αντικειμένων.
Ο Τσαν εξήγησε ότι οι προηγούμενες προσπάθειες μελέτης της σκοτεινής ύλης γύρω από τις μαύρες τρύπες βασίζονταν στην εκπομπή φωτός υψηλής ενέργειας με τη μορφή ακτίνων γάμμα ή παλμών στο διάστημα γνωστά ως βαρυτικά κύματα. Αυτές οι εκπομπές προκαλούνται από τη σύγκρουση και τη συγχώνευση μαύρων τρυπών, ένα σπάνιο γεγονός στο σύμπαν που μπορεί να κάνει τους αστρονόμους να περιμένουν πολύ καιρό για επαρκή δεδομένα.
Αυτή η έρευνα δίνει στους επιστήμονες έναν νέο τρόπο μελέτης της σκοτεινής ύλης που κατανέμεται γύρω από τις μαύρες τρύπες, κάτι που θα μπορούσε να τους βοηθήσει να είναι πιο ενεργοί στην αναζήτησή τους. Η ομάδα σκοπεύει να ψάξει για παρόμοια δυαδικά αρχεία μαύρης τρύπας για μελέτη στο μέλλον.
«Αυτή η έρευνα ανοίγει μια σημαντική νέα κατεύθυνση για μελλοντική έρευνα σχετικά με τη σκοτεινή ύλη», είπε ο Chan. «Σε έναν μόνο γαλαξία, τον Γαλαξία, υπάρχουν τουλάχιστον 18 δυαδικά συστήματα παρόμοια με τα αντικείμενα της μελέτης μας, τα οποία μπορούν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες που θα βοηθήσουν στην αποκάλυψη του μυστηρίου της σκοτεινής ύλης».
Διαβάστε επίσης: