قد تبتلع الثقوب السوداء مادة غير مرئية تؤدي إلى إبطاء حركة النجوم
لأول مرة ، ربما اكتشف العلماء أدلة غير مباشرة على وجود كميات كبيرة من المادة المظلمة غير المرئية تحيط بالثقوب السوداء. هذا الاكتشاف ، إذا تم تأكيده ، يمكن أن يمثل اختراقًا كبيرًا في أبحاث المادة المظلمة.
المادة المظلمة تشكل حوالي 85٪ من كل المادة في الكون ، لكنها تكاد تكون غير مرئية تمامًا لعلماء الفلك. هذا لأنه ، على عكس المادة التي تتكون منها النجوم والكواكب وكل شيء آخر من حولنا ، فإن المادة المظلمة لا تتفاعل مع الضوء ولا يمكن رؤيتها.
لحسن الحظ ، تتفاعل المادة المظلمة جاذبية، مما يمكّن الباحثين من استنتاج وجود المادة المظلمة من خلال النظر في تأثيرات جاذبيتها على “وكلاء” المادة العادية. في البحث الجديد ، استخدم فريق من العلماء من جامعة هونغ كونغ التعليمية (EdUHK) النجوم التي تدور حول الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية مثل هذه الوكلاء.
متعلق ب: ما هو أكبر ثقب أسود في الكون؟
راقب الفريق مدارات نجمين تتحلل ، أو تتباطأ قليلاً ، بحوالي 1 مللي ثانية في السنة أثناء التحرك حول الثقوب السوداء المصاحبة لهما ، المعينين A0620–00 و XTE J1118 + 480. خلص الفريق إلى أن التباطؤ كان نتيجة المادة المظلمة المحيطة بالثقوب السوداء والتي ولدت احتكاكًا كبيرًا وسحبًا على النجوم أثناء قيامهم بالجلد حول شركائهم ذوي الكتلة العالية.
باستخدام المحاكاة الحاسوبية لأنظمة الثقب الأسود ، طبق الفريق نموذجًا واسع الانتشار في علم الكونيات يسمى نموذج الاحتكاك الديناميكي للمادة المظلمة ، والذي يتنبأ بفقدان معين للزخم على الأجسام التي تتفاعل جاذبيًا مع المادة المظلمة. كشفت عمليات المحاكاة أن معدلات الانحلال المداري المرصودة تطابق تنبؤات نموذج الاحتكاك. معدل الانحلال المداري الملحوظ أكبر بحوالي 50 مرة من التقدير النظري لحوالي 0.02 مللي ثانية من الاضمحلال المداري سنويًا للأنظمة الثنائية التي تفتقر إلى المادة المظلمة.
“هذه هي الدراسة الأولى من نوعها لتطبيق” نموذج الاحتكاك الديناميكي “في محاولة للتحقق من صحة وإثبات وجود المادة المظلمة المحيطة بالثقوب السوداء ،” تشان مان هو (يفتح في علامة تبويب جديدة)، قال رئيس الفريق وأستاذ مشارك في قسم العلوم والدراسات البيئية في EdUHK ، في أ إفادة (يفتح في علامة تبويب جديدة).
تم نشر نتائج الفريق في 30 يناير في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (يفتح في علامة تبويب جديدة)و تساعد في تأكيد نظرية طويلة الأمد في علم الكونيات مفادها أن الثقوب السوداء يمكنها ابتلاع المادة المظلمة التي تقترب منها بدرجة كافية. ينتج عن هذا إعادة توزيع المادة المظلمة حول الثقوب السوداء ، مما يؤدي إلى حدوث “ارتفاع في الكثافة” في جوارها المباشر يمكن أن يؤثر بمهارة على مدار الأجسام المحيطة.
أوضح تشان أن المحاولات السابقة لدراسة المادة المظلمة حول الثقوب السوداء اعتمدت على انبعاث ضوء عالي الطاقة على شكل أشعة غاما، أو تموجات في الفضاء تُعرف باسم موجات الجاذبية. تنتج هذه الانبعاثات عن تصادم الثقوب السوداء والاندماج الناتج عنها – وهو حدث نادر في الكون يمكن أن يترك علماء الفلك ينتظرون وقتًا طويلاً للحصول على بيانات كافية.
يمنح هذا البحث العلماء طريقة جديدة لدراسة المادة المظلمة الموزعة حول الثقوب السوداء والتي قد تساعدهم على أن يكونوا أكثر نشاطًا في بحثهم. يعتزم فريق EdUHK البحث عن أنظمة ثنائية للثقب الأسود مماثلة لدراستها في المستقبل.
قال تشان: “تقدم الدراسة اتجاهًا جديدًا مهمًا لأبحاث المادة المظلمة في المستقبل”. “في ال مجرة درب التبانة وحدها ، هناك ما لا يقل عن 18 نظامًا ثنائيًا شبيهًا بموضوعات البحث لدينا ، والتي يمكن أن توفر معلومات غنية للمساعدة في كشف لغز المادة المظلمة. “
