Как следует прямо из ее названия, темная материя не излучает и не отражает свет, а также не взаимодействует с электромагнитной силой, что делает ее исключительно трудной для обнаружения. Тем не менее исследовательская группа из Университета образования Гонконга (EdUHK) доказала, что черные дыры окружены значительным количеством темной материи.
Исследование было поддержано Советом по исследовательским грантам, и его результаты опубликованы в рецензируемом научном журнале The Astrophysical Journal Letters.
Команда выбрала две близлежащие черные дыры (A0620-00 и XTE J1118+480) в качестве объектов исследования, причем обе рассматривались как двойные системы. То есть у каждой из черных дыр есть звезда-компаньон, вращающаяся вокруг нее. Основываясь на орбитах звезд-компаньонов, наблюдения показывают, что скорость их орбитального затухания составляет приблизительно одну миллисекунду (1 мс) в год, что примерно в 50 раз больше теоретической оценки примерно в 0,02 мс в год.
Чтобы исследовать, существует ли темная материя вокруг черных дыр, команда EdUHK применила «модель динамического трения темной материи»– теорию, широко распространенную в академических кругах, – к двум выбранным бинарным системам с помощью компьютерного моделирования. Команда обнаружила, что быстрый орбитальный распад звезд-компаньонов точно соответствует наблюдаемым данным.
Примечательно, что это косвенное свидетельство того, что темная материя вокруг черных дыр может создавать значительное динамическое трение, замедляя орбитальную скорость звезд-компаньонов.
Полученные данные, подтвердившие теоретическую гипотезу, сформулированную в конце 20 века, представляют собой прорыв в исследованиях темной материи. Согласно гипотезе, темная материя, достаточно близкая к черным дырам, будет поглощена, а ее остатки будут перераспределены. Процесс заканчивается формированием «всплеска плотности» вокруг черных дыр.
Доктор Чан Ман-Хо, доцент кафедры естественных наук и экологических исследований и главный исследователь, объяснил, что такая высокая плотность темной материи будет создавать динамическое трение со звездой-компаньоном, подобное силе сопротивления .
«Это первое в истории исследование, в котором применяется «модель динамического трения», чтобы подтвердить и доказать существование темной материи, окружающей черные дыры», — сказал он. «Исследование обеспечивает важное новое направление для будущих исследований темной материи».
Доктор Чан упомянул, что предыдущие исследования, которые основывались в основном на обнаружении гамма-лучей и гравитационных волн для изучения присутствия темной материи, зависели от возникновения редких событий, таких как слияние двух черных дыр. По его словам, для этого астрономам может потребоваться длительное время ожидания.Новый подход, принятый командой EdUHK, больше не будет этим ограничен. Он добавил: «Только в галактике Млечный Путь существует по меньшей мере 18 двойных систем, похожих на объекты наших исследований, которые могут предоставить богатую информацию, помогающую разгадать тайну темной материи».