Все, что мы видим во Вселенной: планеты, звезды, галактики, группы галактик, пылевые и газовые облака, состоит из барионной материи, из которой состоим мы. Однако все это лишь малая часть всей вселенной. Темной материи гораздо больше, чем барионной материи, что пока не позволяет нам досконально ее изучить. Наилучшие оценки показывают, что темная материя составляет до 85 процентов материи во Вселенной .Ученые только что обнаружили его большую концентрацию возле одной из черных дыр.
Самая большая проблема, стоящая перед учеными, изучающими темную материю, заключается в том, что, в отличие от барионной материи, она никак не взаимодействует со светом, а значит, не излучает и не отражает падающий на нее свет. В результате до сих пор нет способа зафиксировать и изучить, как на самом деле выглядит темная материя. Единственное, что мы можем наблюдать, это его гравитационное воздействие на окружающую среду. Именно огромные залежи невидимой темной материи в настоящее время объясняют необычное вращение галактик или движение галактик в скоплениях галактик.
Черные дыры, окруженные темной материей
Исследователи из Гонконгского педагогического университета наблюдали за движением двух звезд вокруг двух систем черных дыр, когда заметили, что звезды немного замедляются в непосредственной близости от черной дыры. Изменение было небольшим — всего 1 миллисекунда в год — но заметным. Проанализировав эту систему, исследователи пришли к выводу, что уменьшение скорости звезд связано с сопротивлением, создаваемым темной материей, непосредственно окружающей черную дыру, в которой двигались звезды.
Чтобы подтвердить свои подозрения, ученые обратились к симуляции системы из двух черных дыр, которая включала широко принятую в космологии модель динамического трения, вызванного темной материей. К удивлению исследователей, масштаб замедления звезд, наблюдаемый в системах A0620-00 и XTE J1118+480, в точности совпадает с результатами моделирования. Такое моделирование впервые использовалось для подтверждения наличия темной материи вокруг черной дыры.
Однако выводы этого исследования идут гораздо дальше. Таким образом удалось подтвердить то, о чем давно говорят космологи. Черные дыры, по-видимому, также поглощают темную материю, попадающую непосредственно в их окрестности. Это, в свою очередь, означает, что вблизи горизонта событий может образоваться своего рода аккреционный диск темной материи, плотность которого возрастает вплоть до самого края черной дыры. Эффект в том, что эта тёмная материя, если её в этом месте достаточно, может тормозить звёзды, которые будут находиться в своей плотности.
Результаты изучения именно этой системы настолько многообещающие, что авторы исследования уже планируют поиск других подобных систем, состоящих из двух черных дыр, с целью поиска темной материи в их окружении. Наблюдения позволили открыть восемнадцать таких двойных черных дыр в Млечном Пути, и, безусловно, в ближайшем будущем инструменты, ищущие доказательства, подтверждающие теорию о поглощении черными дырами темной материи, будут направлены в их сторону.