Дослідники з Китаю детально вивчили дві найближчі подвійні системи, що містять зірку і чорну діру зоряної маси, і знайшли нові непрямі докази існування щільної темної матерії поблизу їх чорних дір. Застосована авторами модель динамічного тертя дозволила також пояснити поведінку зірок-компаньйонів набагато краще, ніж будь-яка інша теорія, яка не враховує темну матерію. Детальний опис свого дослідження автори призводять до статті, опублікованій в журналі The Astrophysical Journal Letters.
Темна матерія не випромінює і не відбиває світло, оскільки ніяк не бере участі в електромагнітній взаємодії, що робить її виключно складним об’єктом для виявлення. Багато сучасних досліджень спрямовані на пошуки доказів існування цієї форми матерії або методів, які дозволили б її виявити. І все, що можуть мати вчені, — знання, що гіпотетичні частинки темної матерії взаємодіють один з одним і іншими частинками тільки гравітаційно, і те, що цієї невидимої матерії приблизно в п’ять разів більше, ніж речовини, яка спостерігається нами.
Проте сьогодні відомо з десяток теоретичних і наглядових доказів існування темної матерії. Хоча всі вони непрямі, кожен доказ дозволяє трохи більше дізнатися про властивості і поширеності темної матерії, а також наблизитися до розуміння її природи і відкриття складових її частинок.
Черговий доказ існування темної матерії запропонував дует астрофізиків з Університету освіти Гонконгу (КНР). Вчені вибрали в якості об’єктів дослідження дві найближчі рентгенівські подвійні системи, що складаються з чорної діри зоряної маси і зірки-компаньйону — A0620-00 і XTE J1118 + 480. Системи, що знаходяться в трьох і шести тисячах світлових років від Сонця, активні і випромінюють в рентгенівському діапазоні при падінні речовини зірки-компаньйону на чорну діру.
- Виявлена чорна діра, яка «атакує» сусідню галактику релятивістським джетом
- Знайшли екзопланету з атмосферою земного типу
- Астрономи відкрили 8 зірок з температурою в 20 разів більше, ніж у Сонця
Обертаючись навколо своїх чорних дір, зірки-компаньйони поступово сповільнюються зі швидкістю приблизно в одну-дві мілісекунди в рік, згідно зі спостереженнями астрономів. Однак стандартна теоретична оцінка дає значення на два порядки нижче, а саме — 0,02 мілісекунди в рік. При цьому облік можливого магнітного гальмування або впливу приливних сил не надає бажаного результату і теж розходиться з наглядовими даними.
У новому дослідженні автори вирішили застосувати модель динамічного тертя до темної матерії, щоб спробувати пояснити таку розбіжність теорії зі спостереженнями, а заодно з’ясувати, чи існують сплески щільності темної матерії поблизу чорних дір зоряної маси. Суть моделі полягає в тому, що зірка, яка рухається в щільному середовищі з частинок темної матерії, буде гравітаційно притягувати їх, створюючи підвищену концентрацію частинок позаду себе.
Це ще більш щільне скупчення частинок темної матерії, в свою чергу, буде надавати колективний гравітаційний вплив на зірку, сповільнюючи її. Ефект динамічного тертя був запропонований більше 70 років тому лауреатом Нобелівської премії астрофізиком Субраманьяном Чандрасекаром і, на подив авторів дослідження, раніше його не застосовували до подібних систем.
Але саме в цьому випадку цей ефект дозволив отримати найбільш близькі до спостережуваних значень швидкості уповільнення зірки-компаньйону. Надалі дослідники сподіваються застосувати таку модель до інших подвійних систем, яких тільки в нашій Галактиці не менше 18 штук. На думку авторів роботи, вивчення подібних систем може надати більше інформації, яка в майбутньому дозволить, нарешті, розгадати таємницю темної матерії.