Pentru prima dată, oamenii de știință ar putea să fi descoperit dovezi indirecte că o mare cantitate de materie întunecată invizibilă înconjoară găuri negre. Descoperirea, dacă va fi confirmată, ar putea fi o descoperire majoră în studiul materiei întunecate.
Materia întunecată reprezintă aproximativ 85% din toată materia din univers, dar este aproape complet invizibilă pentru astronomi. Acest lucru se datorează faptului că, spre deosebire de materia care formează stelele, planetele și tot ceea ce ne înconjoară, materia întunecată nu interacționează cu lumina și nu poate fi văzută.
Din fericire, materia întunecată interacționează gravitațional, ceea ce le permite cercetătorilor să deducă prezența materiei întunecate analizând efectul gravitațional al acesteia asupra unui „proxy” al materiei obișnuite. Într-un nou studiu, o echipă de oameni de știință de la Universitatea de Educație din Hong Kong a folosit stele care orbitează în jurul găurilor negre din sisteme binare ca astfel de „proxy”.
Echipa a urmărit cum orbitele celor două stele au încetinit, sau au încetinit ușor, cu aproximativ 1 milisecundă pe an, în timp ce se deplasau în jurul găurilor negre însoțitoare, desemnate A0620-00 și XTE J1118+480. Echipa a ajuns la concluzia că încetinirea a fost rezultatul faptului că materia întunecată a înghițit găurile negre și a creat o frecare și gravitație semnificative pentru stele în timp ce orbiteau partenerii lor mai masivi.
Folosind simulări computerizate ale sistemelor de găuri negre, echipa a aplicat modelul de frecare dinamică a materiei întunecate, utilizat pe scară largă în cosmologie, care presupune o anumită pierdere de impuls de către obiectele care interacționează gravitațional cu materia întunecată. Simulările au arătat că ratele de dezintegrare observate ale orbitelor corespund predicțiilor modelului de frecare. Rata observată de dezintegrare orbitală este de aproximativ 50 de ori mai mare decât estimarea teoretică, care este de aproximativ 0,02 milisecunde de dezintegrare orbitală pe an pentru binarele lipsite de materie întunecată.
„Acesta este primul studiu care a folosit vreodată „modelul de frecare dinamică” pentru a confirma și dovedi existența materiei întunecate în jurul găurilor negre”, spune Jang Man Ho (se deschide într-o filă nouă), lider de grup și profesor asociat al Departamentului de Mediul de Științe ale Naturii și Studii de Mediu în aplicația dvs.
Rezultatele studiului, publicate pe 30 ianuarie în The Astrophysical Journal Letters, ajută la confirmarea unei teorii de lungă durată în cosmologie conform căreia găurile negre pot absorbi materia întunecată care se apropie suficient de ele. Acest lucru duce la o redistribuire a materiei întunecate în jurul găurilor negre, creând un „pic de densitate” în imediata apropiere a acestora, care poate afecta subtil orbitele obiectelor din jur.
Chan a explicat că încercările anterioare de a studia materia întunecată din jurul găurilor negre s-au bazat pe emisia de lumină de înaltă energie sub formă de raze gamma sau pulsații în spațiu cunoscute sub numele de unde gravitaționale. Aceste emisii sunt cauzate de coliziunea și fuziunea găurilor negre, un eveniment rar în univers care îi poate face pe astronomi să aștepte mult timp pentru date suficiente.
Această cercetare le oferă oamenilor de știință o nouă modalitate de a studia materia întunecată distribuită în jurul găurilor negre, ceea ce i-ar putea ajuta să fie mai activi în căutarea lor. Echipa intenționează să caute binare similare pentru găuri negre pe care să le studieze în viitor.
„Această cercetare deschide o nouă direcție importantă pentru cercetările viitoare asupra materiei întunecate”, a spus Chan. „Într-o singură galaxie, Calea Lactee, există cel puțin 18 sisteme binare similare cu obiectele din studiul nostru, care pot oferi informații bogate care vor ajuta la dezlegarea misterului materiei întunecate”.
Citeste si: