A tudósok most először fedezhettek fel közvetett bizonyítékot arra, hogy nagy mennyiségű láthatatlan sötét anyag vesz körül fekete lyukak. A felfedezés, ha beigazolódik, jelentős áttörést jelenthet a sötét anyag tanulmányozásában.
A sötét anyag a világegyetem összes anyagának körülbelül 85%-át teszi ki, de a csillagászok számára szinte teljesen láthatatlan. Ennek az az oka, hogy a csillagokat, bolygókat és mindent körülvevő anyaggal ellentétben a sötét anyag nem lép kölcsönhatásba a fénnyel, és nem látható.
Szerencsére a sötét anyag gravitációs kölcsönhatásba lép, ami lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a sötét anyag jelenlétére következtessenek azáltal, hogy megvizsgálják annak gravitációs hatását a hétköznapi anyag "proxyjára". Egy új tanulmányban a Hongkongi Oktatási Egyetem tudóscsoportja a bináris rendszerekben lévő fekete lyukak körül keringő csillagokat használta ilyen "proxykként".
A csapat figyelte, ahogy a két csillag keringése évente körülbelül 1 ezredmásodperccel lelassul, vagy enyhén lelassul, miközben az A0620-00 és XTE J1118+480 jelű fekete lyukak körül mozognak. A csapat arra a következtetésre jutott, hogy a lassulás annak az eredménye, hogy a sötét anyag bekebelezte a fekete lyukakat, és jelentős súrlódást és gravitációt okozott a csillagok számára, miközben azok nagyobb tömegű partnereik körül keringenek.
A fekete lyukrendszerek számítógépes szimulációi segítségével a csapat a sötét anyag dinamikus súrlódási modelljét alkalmazta, amelyet széles körben használnak a kozmológiában, amely bizonyos lendületvesztést feltételez a sötét anyaggal gravitációs kölcsönhatásba lépő objektumok miatt. A szimulációk azt mutatták, hogy a pályák megfigyelt csillapítási sebessége megfelel a súrlódási modell előrejelzéseinek. A megfigyelt orbitális bomlási sebesség körülbelül 50-szerese az elméleti becslésnek, ami körülbelül évi 0,02 ezredmásodperces orbitális bomlás a sötét anyagot nem tartalmazó binárisok esetében.
"Ez az első olyan tanulmány, amely a "dinamikus súrlódási modellt" használja a sötét anyag létezésének megerősítésére és bizonyítására a fekete lyukak körül" - mondja Jang Man Ho (új lapon nyílik meg), a csoport vezetője és a Tanszék docense. Természettudományi és Környezettudományi környezet az alkalmazásában.
A The Astrophysical Journal Letters-ben január 30-án publikált tanulmány eredményei segítenek megerősíteni a kozmológiában régóta fennálló elméletet, miszerint a fekete lyukak képesek elnyelni a hozzájuk elég közel eső sötét anyagot. Ez a sötét anyag újraeloszlásához vezet a fekete lyukak körül, ami "sűrűségcsúcsot" hoz létre azok közvetlen közelében, ami finoman befolyásolhatja a környező objektumok pályáját.
Chan kifejtette, hogy a fekete lyukak körüli sötét anyag tanulmányozására irányuló korábbi kísérletek nagy energiájú fény kibocsátásán alapultak gamma-sugarak, vagy a gravitációs hullámokként ismert térbeli pulzációk formájában. Ezeket a kibocsátásokat a fekete lyukak ütközése és egyesülése okozza, amely ritka esemény az univerzumban, ami miatt a csillagászok sokáig várakozhatnak az elegendő adatra.
Ez a kutatás új módot ad a tudósoknak a fekete lyukak körül eloszló sötét anyag tanulmányozására, ami segítheti őket a kutatásban. A csapat a jövőben hasonló fekete lyuk binárisok után kíván kutatni.
"Ez a kutatás fontos új irányt nyit a sötét anyaggal kapcsolatos jövőbeli kutatások számára" - mondta Chan. "Egyetlen galaxisban, a Tejútrendszerben legalább 18, a vizsgálatunk tárgyaihoz hasonló bináris rendszer létezik, amelyek gazdag információkkal szolgálhatnak, amelyek segítenek megfejteni a sötét anyag titkát."
Olvassa el még: