For første gang kan forskere ha oppdaget indirekte bevis på at en stor mengde usynlig mørk materie omgir svarte hull. Oppdagelsen, hvis bekreftet, kan være et stort gjennombrudd i studiet av mørk materie.
Mørk materie utgjør omtrent 85 % av all materie i universet, men den er nesten helt usynlig for astronomer. Dette er fordi, i motsetning til materien som utgjør stjerner, planeter og alt rundt oss, samhandler ikke mørk materie med lys og kan ikke sees.
Heldigvis interagerer mørk materie gravitasjonsmessig, noe som lar forskere utlede tilstedeværelsen av mørk materie ved å se på dens gravitasjonseffekt på en "proxy" av vanlig materie. I en ny studie brukte et team av forskere fra Education University of Hong Kong stjerner som kretser rundt sorte hull i binære systemer som slike "proxies".
Teamet så på mens de to stjernenes bane avtok, eller noe bremset, med omtrent 1 millisekund per år mens de beveget seg rundt de svarte følgehullene deres, betegnet A0620-00 og XTE J1118+480. Teamet konkluderte med at nedgangen var et resultat av mørk materie som oppslukte de sorte hullene og skapte betydelig friksjon og tyngdekraft for stjernene mens de gikk i bane rundt sine mer massive partnere.
Ved å bruke datasimuleringer av sorte hull-systemer, brukte teamet den dynamiske friksjonsmodellen av mørk materie, mye brukt i kosmologi, som antar et visst tap av momentum ved at objekter gravitasjonsmessig samhandler med mørk materie. Simuleringene viste at de observerte forfallshastighetene til banene samsvarer med spådommene til friksjonsmodellen. Den observerte hastigheten for orbitalt forfall er omtrent 50 ganger det teoretiske estimatet, som er omtrent 0,02 millisekunder med orbitalt forfall per år for binære filer uten mørk materie.
"Dette er den første studien noensinne som har brukt den "dynamiske friksjonsmodellen" for å bekrefte og bevise eksistensen av mørk materie rundt sorte hull, sier Jang Man Ho (åpner i en ny fane), gruppeleder og førsteamanuensis ved Institutt for Naturvitenskap og miljøstudier miljø i søknaden din.
Resultatene av studien, publisert 30. januar i The Astrophysical Journal Letters, bidrar til å bekrefte en langvarig teori innen kosmologi om at sorte hull kan absorbere mørk materie som kommer nær nok til dem. Dette fører til en omfordeling av mørk materie rundt sorte hull, og skaper en "tetthetspike" i deres umiddelbare nærhet, som subtilt kan påvirke banene til omkringliggende objekter.
Chan forklarte at tidligere forsøk på å studere mørk materie rundt sorte hull var avhengig av utslipp av høyenergilys i form av gammastråler, eller pulsasjoner i rommet kjent som gravitasjonsbølger. Disse utslippene er forårsaket av kollisjon og sammenslåing av sorte hull, en sjelden hendelse i universet som kan få astronomer til å vente lenge på tilstrekkelige data.
Denne forskningen gir forskere en ny måte å studere mørk materie som er fordelt rundt sorte hull, noe som kan hjelpe dem med å være mer aktive i søket. Teamet har til hensikt å se etter lignende binærfiler for svarte hull å studere i fremtiden.
"Denne forskningen åpner for en viktig ny retning for fremtidig forskning på mørk materie," sa Chan. "I bare én galakse, Melkeveien, er det minst 18 binære systemer som ligner på objektene i vår studie, som kan gi rik informasjon som vil hjelpe til med å avdekke mysteriet med mørk materie."
Les også: