Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-17-4
Найдены новые доказательства существования темной материи вокруг черных дыр

Март 2023

Исследователи из Китая подробно изучили две ближайшие двойные системы, содержащие звезду и черную дыру звездной массы, и нашли новые косвенные доказательства существования плотной темной материи вблизи их черных дыр. Примененная авторами модель динамического трения позволила также объяснить поведение звезд-компаньонов намного лучше, чем любая другая теория, не учитывающая темную материю. опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Сегодня известно с десяток теоретических и наблюдательных доказательств существования темной материи. Хотя все они косвенные, каждое доказательство позволяет чуть больше узнать о свойствах и распространенности темной материи, а также приблизиться к пониманию ее природы и открытию составляющих ее частиц.

Очередное доказательство существования темной материи предложил дуэт астрофизиков из Университета образования Гонконга (КНР). Ученые выбрали в качестве объектов исследования две ближайшие рентгеновские двойные системы, состоящие из черной дыры звездной массы и звезды-компаньона — A0620-00 и XTE J1118+480. Системы, находящиеся в трех и шести тысячах световых лет от Солнца, активны и излучают в рентгеновском диапазоне при падении вещества звезды-компаньона на черную дыру.

Вращаясь вокруг своих черных дыр, звезды-компаньоны постепенно замедляются со скоростью примерно в одну-две миллисекунды в год, согласно наблюдениям астрономов. Однако стандартная теоретическая оценка дает значение на два порядка ниже, а именно — 0,02 миллисекунды в год. При этом учет возможного магнитного торможения или влияния приливных сил не предоставляет желаемого результата и тоже расходится с наблюдательными данными.

В новом исследовании авторы решили применить модель динамического трения к темной материи, чтобы попытаться объяснить такое расхождение теории с наблюдениями, а заодно выяснить, существуют ли всплески плотности темной материи вблизи черных дыр звездной массы. Суть модели заключается в том, что звезда, движущаяся в плотной среде из частиц темной материи, будет гравитационно притягивать их, создавая повышенную концентрацию частиц позади себя.

Это еще более плотное скопление частиц темной материи, в свою очередь, будет оказывать коллективное гравитационное воздействие на звезду, замедляя ее. Эффект динамического трения был предложен более 70 лет назад лауреатом Нобелевской премии астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром, но ранее его не применяли к подобным системам.

Но именно в рассматриваемом случае этот эффект позволил получить наиболее близкие к наблюдаемым значениям скорости замедления звезды-компаньона. В дальнейшем исследователи надеются применить такую модель к другим двойным системам, которых только в нашей Галактике не менее 18.

_{naked-science.ru, 22 марта 2023, Даниил Сухинов}

_{https://naked-science.ru/article/astronomy/temnota-vokrug-chernyh-dy}

_{Журнал The Astrophysical Journal Letters. 2023}

_{https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acaafa}