Вперше вчені, можливо, виявили непрямі докази того, що велика кількість невидимої темної матерії оточує чорні діри. Відкриття, якщо воно підтвердиться, може стати значним проривом у дослідженні темної матерії.
Темна матерія становить близько 85% всієї матерії у Всесвіті, але вона майже повністю невидима для астрономів. Це тому, що, на відміну від матерії, з якої складаються зірки, планети і все, що нас оточує, темна матерія не взаємодіє зі світлом і не може бути видимою.
На щастя, темна матерія взаємодіє гравітаційно, що дозволяє дослідникам робити висновки про наявність темної матерії, дивлячись на її гравітаційний вплив на “проксі” зі звичайної матерії. У новому дослідженні команда вчених з Університету освіти Гонконгу використовувала зорі, що обертаються навколо чорних дір у подвійних системах, як такі “проксі”.
Команда спостерігала, як орбіти двох зірок уповільнювалися або трохи сповільнювалися приблизно на 1 мілісекунду на рік під час руху навколо їхніх чорних дір-компаньйонів, позначених як A0620-00 і XTE J1118+480. Команда дійшла до висновку, що сповільнення було результатом темної матерії, яка охоплювала чорні діри і створювала значне тертя і тяжіння для зірок, коли вони оберталися навколо своїх високомасивних партнерів.
Використовуючи комп’ютерні симуляції систем чорних дір, команда застосувала широко поширену в космології модель динамічного тертя темної матерії, яка передбачає певну втрату імпульсу об’єктами, що гравітаційно взаємодіють з темною матерією. Моделювання показало, що спостережувані швидкості розпаду орбіт відповідають прогнозам моделі тертя. Спостережувана швидкість розпаду орбіти приблизно в 50 разів перевищує теоретичну оцінку, що становить близько 0,02 мілісекунди розпаду орбіти на рік для бінарних систем, позбавлених темної матерії.
“Це перше в історії дослідження, в якому застосовано “модель динамічного тертя”, щоб підтвердити і довести існування темної матерії навколо чорних дір”, – говорить Чан Ман Хо (відкриється в новій вкладці), керівник групи і доцент кафедри природничих наук і досліджень навколишнього середовища у своїй заяві.
Результати дослідження, опубліковані 30 січня в журналі The Astrophysical Journal Letters, допомагають підтвердити давню теорію космології про те, що чорні діри можуть поглинати темну матерію, яка підходить до них досить близько. Це призводить до перерозподілу темної матерії навколо чорних дір, створюючи “сплеск густини” в безпосередній близькості від них, який може тонко впливати на орбіти навколишніх об’єктів.
Чан пояснив, що попередні спроби вивчення темної матерії навколо чорних дір спиралися на випромінювання високоенергетичного світла у вигляді гамма-променів або пульсацій у просторі, відомих як гравітаційні хвилі. Ці випромінювання виникають внаслідок зіткнення і злиття чорних дір – рідкісної події у Всесвіті, яка може змушувати астрономів довго чекати на отримання достатньої кількості даних.
Це дослідження дає вченим новий спосіб вивчення темної матерії, розподіленої навколо чорних дір, що може допомогти їм бути більш активними у своїх пошуках. Команда має намір шукати подібні бінарні системи чорних дір для вивчення в майбутньому.
“Це дослідження відкриває новий важливий напрямок для майбутніх досліджень темної матерії”, – сказав Чан. “Лише в одній галактиці Чумацький Шлях існує щонайменше 18 бінарних систем, подібних до об’єктів нашого дослідження, які можуть надати багату інформацію, що допоможе розгадати таємницю темної матерії”.
Читайте також :