Черные дыры окружены плотной темной материей
Темная материя практически ничем себя не проявляет, но, оказывается, она выдает себя динамическим трением — звезды «трутся» об нее и тормозят
Темная материя не излучает и не отражает свет, она не взаимодействует с электромагнитными полями, что делает ее исключительно сложной для обнаружения. Тем не менее, исследовательская группа из Университета Гонконга доказала, что вокруг черных дыр существует значительное количество темной материи.
В качестве объектов исследования команда выбрала две черные дыры (A0620-00 и XTE J1118+480). Это — двойные системы. У каждой из черных дыр есть звезда-компаньон, вращающаяся вокруг нее. Наблюдения показывают, что периоды вращения звезд-компаньонов увеличиваются примерно 1 миллисекунду (1 мс) в год. Но это примерно в 50 раз превышает теоретическую оценку в 0,02 мс в год. Происходит быстрый «распад орбит». Почему расчеты не совпадают с наблюдениями? Астрофизики нашли ответ: все дело в темной материи.
Трение темной материи
Чтобы выяснить, существует ли темная материя вокруг черных дыр, команда астрофизиков применила «модель динамического трения о темную материю» к обоим двойным системам. Команда обнаружила, что если учесть «динамическое трение» время орбитального распада звезд-компаньонов точно соответствует наблюдаемым данным.
Это косвенное доказательство того, что темная материя вокруг черных дыр может генерировать значительное динамическое трение, замедляющее орбитальную скорость звезд-компаньонов.
Результаты исследования, подтвердившие гипотезу, сформулированную в конце XX века, представляют собой прорыв в исследованиях темной материи. Согласно гипотезе, темная материя, находящаяся достаточно близко к черным дырам, поглощается не целиком. Этот процесс приводит «всплеску плотности» темной материи вокруг черных дыр.
Доктор Чан Ман-хо, ведущий автор работы, говорит, что такая высокая плотность темной материи как раз и создаст динамическое трение, которое приводит к наблюдаемым параметрам распада орбит звезд-компаньонов.
«Это первое в истории исследование, в котором применяется "модель динамического трения", чтобы подтвердить существование темной материи, окружающей черные дыры», — говорит Чан Ман-хо.
Предыдущие исследования, которые в основном полагались на гамма-излучение и гравитационные волны для поиска темной материи, зависели от редких событий, таких как слияние двух черных дыр. Мы сегодня умеем регистрировать гравитационные волны только после таких грандиозных катастроф. А они случаются нечасто.
Новый подход более продуктивен. Астрофизик говорит: «Только в нашем Млечном Пути существует по меньшей мере 18 двойных систем, подобных объектам нашего исследования, и они могут предоставить богатую информацию, помогающую разгадать тайну темной материи».