Ensimmäistä kertaa tiedemiehet ovat saattaneet löytää epäsuoria todisteita siitä, että ympärillä on suuri määrä näkymätöntä pimeää ainetta mustat aukot. Jos löytö vahvistetaan, se voi olla suuri läpimurto pimeän aineen tutkimuksessa.
Pimeä aine muodostaa noin 85 % kaikesta maailmankaikkeuden aineesta, mutta se on lähes täysin näkymätön tähtitieteilijöille. Tämä johtuu siitä, että toisin kuin tähdet, planeetat ja kaikki ympärillämme oleva aine, pimeä aine ei ole vuorovaikutuksessa valon kanssa eikä sitä voida nähdä.
Onneksi pimeä aine on vuorovaikutuksessa painovoimaisesti, minkä ansiosta tutkijat voivat päätellä pimeän aineen olemassaolon tarkastelemalla sen gravitaatiovaikutusta tavallisen aineen "välityspalvelimeen". Uudessa tutkimuksessa Hongkongin koulutusyliopiston tutkijaryhmä käytti binäärijärjestelmien mustia aukkoja kiertäviä tähtiä sellaisina "välityksin".
Tiimi seurasi kahden tähden kiertoradan hidastuvan tai hieman hidastuvan noin 1 millisekunnin vuodessa, kun ne liikkuivat tovereidensa mustien aukkojen ympärillä, joita kutsutaan nimellä A0620-00 ja XTE J1118+480. Ryhmä päätteli, että hidastuminen johtui siitä, että pimeä aine nielaisi mustia aukkoja ja loi merkittävää kitkaa ja painovoimaa tähdille, kun ne kiertävät massiivisempia kumppaneitaan.
Mustan aineen järjestelmien tietokonesimulaatioiden avulla ryhmä sovelsi kosmologiassa laajalti käytettyä pimeän aineen dynaamista kitkamallia, joka olettaa tietyn vauhdin menetyksen, kun esineet ovat painovoimaisesti vuorovaikutuksessa pimeän aineen kanssa. Simulaatiot osoittivat, että kiertoratojen havaitut vaimenemisnopeudet vastaavat kitkamallin ennusteita. Havaittu kiertoradan vaimenemisnopeus on noin 50 kertaa teoreettinen arvio, joka on noin 0,02 millisekuntia kiertoradan vaimenemista vuodessa pimeää ainetta sisältämättömien binäärien osalta.
"Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa on käytetty "dynaamista kitkamallia" pimeän aineen olemassaolon vahvistamiseen ja todistamiseen mustien aukkojen ympärillä", sanoo Jang Man Ho (avautuu uudessa välilehdessä), ryhmän johtaja ja apulaisprofessori. Luonnontieteet ja ympäristötutkimukset -ympäristö lausunnossasi.
Tutkimuksen tulokset, jotka julkaistiin 30. tammikuuta The Astrophysical Journal Lettersissä, auttavat vahvistamaan kosmologiassa pitkään vallinneen teorian, jonka mukaan mustat aukot voivat imeä pimeää ainetta, joka tulee tarpeeksi lähelle niitä. Tämä johtaa pimeän aineen uudelleenjakautumiseen mustien aukkojen ympärille, mikä luo niiden välittömään läheisyyteen "tiheyspiikin", joka voi vaikuttaa hienovaraisesti ympäröivien objektien kiertoradalle.
Chan selitti, että aiemmat yritykset tutkia pimeää ainetta mustien aukkojen ympärillä perustuivat korkean energian valon säteilyyn gammasäteiden muodossa tai avaruuden pulsaatioissa, jotka tunnetaan gravitaatioaaltoina. Nämä päästöt aiheutuvat mustien aukkojen törmäyksestä ja sulautumisesta, harvinaisesta universumissa tapahtuvasta tapahtumasta, joka voi saada tähtitieteilijät odottamaan pitkään riittävää tietoa.
Tämä tutkimus antaa tutkijoille uuden tavan tutkia mustien aukkojen ympärille jakautunutta pimeää ainetta, mikä voisi auttaa heitä olemaan aktiivisempia etsiessään. Tiimi aikoo etsiä samanlaisia mustien aukkojen binääritiedostoja tutkittavaksi tulevaisuudessa.
"Tämä tutkimus avaa tärkeän uuden suunnan tulevalle pimeän aineen tutkimukselle", Chan sanoi. "Vain yhdessä galaksissa, Linnunradassa, on vähintään 18 binäärijärjestelmää, jotka ovat samanlaisia kuin tutkimuksemme objektit, jotka voivat tarjota runsaasti tietoa, joka auttaa selvittämään pimeän aineen mysteerin."
Lue myös: