เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบหลักฐานทางอ้อมว่ามีสสารมืดที่มองไม่เห็นจำนวนมากล้อมรอบอยู่ หลุมดำ. หากได้รับการยืนยัน การค้นพบนี้อาจเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการศึกษาสสารมืด
สสารมืดคิดเป็นประมาณ 85% ของสสารทั้งหมดในจักรวาล แต่นักดาราศาสตร์แทบจะมองไม่เห็นเลย เนื่องจากสสารมืดไม่มีปฏิสัมพันธ์กับแสงและมองไม่เห็น
โชคดีที่สสารมืดมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง ซึ่งช่วยให้นักวิจัยอนุมานการมีอยู่ของสสารมืดได้โดยดูที่ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่มีต่อ "พร็อกซี" ของสสารธรรมดา ในการศึกษาใหม่ ทีมนักวิทยาศาสตร์จาก Education University of Hong Kong ใช้ดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำในระบบดาวคู่เป็น "ตัวแทน"
ทีมงานเฝ้าดูวงโคจรของดาวทั้งสองช้าลงหรือช้าลงเล็กน้อยประมาณ 1 มิลลิวินาทีต่อปี ขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ไปรอบๆ หลุมดำคู่ของมัน ซึ่งเรียกว่า A0620-00 และ XTE J1118+480 ทีมงานสรุปได้ว่าการชะลอตัวเป็นผลมาจากสสารมืดกลืนหลุมดำและสร้างแรงเสียดทานและแรงดึงดูดที่สำคัญสำหรับดวงดาวขณะที่พวกมันโคจรรอบคู่ที่ใหญ่กว่าของพวกมัน
ด้วยการใช้คอมพิวเตอร์จำลองระบบหลุมดำ ทีมงานได้ใช้แบบจำลองแรงเสียดทานพลวัตของสสารมืด ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในจักรวาลวิทยา ซึ่งถือว่าการสูญเสียโมเมนตัมโดยวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารมืดด้วยแรงโน้มถ่วง การจำลองแสดงให้เห็นว่าอัตราการสลายตัวของวงโคจรที่สังเกตได้สอดคล้องกับการทำนายของแบบจำลองแรงเสียดทาน อัตราการสลายตัวของวงโคจรที่สังเกตได้นั้นประมาณ 50 เท่าของค่าประมาณทางทฤษฎี ซึ่งเท่ากับประมาณ 0,02 มิลลิวินาทีของการสลายตัวของวงโคจรต่อปีสำหรับดาวคู่ที่ไม่มีสสารมืด
"นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่ใช้ 'แบบจำลองแรงเสียดทานไดนามิก' เพื่อยืนยันและพิสูจน์การมีอยู่ของสสารมืดรอบๆ หลุมดำ" จางมันโฮ (เปิดแท็บใหม่) หัวหน้ากลุ่มและรองศาสตราจารย์ของภาควิชากล่าว วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมศึกษาในใบสมัครของคุณ
ผลการศึกษาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 30 มกราคมใน The Astrophysical Journal Letters ช่วยยืนยันทฤษฎีที่มีมาอย่างยาวนานในจักรวาลวิทยาที่ว่าหลุมดำสามารถดูดซับสสารมืดที่เข้ามาใกล้มากพอ สิ่งนี้นำไปสู่การกระจายตัวของสสารมืดรอบๆ หลุมดำ ทำให้เกิด "ความหนาแน่นพุ่งสูงขึ้น" ในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งอาจส่งผลต่อวงโคจรของวัตถุโดยรอบอย่างละเอียด
Chan อธิบายว่าความพยายามก่อนหน้านี้ในการศึกษาสสารมืดรอบๆ หลุมดำอาศัยการปล่อยแสงพลังงานสูงในรูปของรังสีแกมมา หรือการเต้นเป็นจังหวะในอวกาศที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง การปล่อยก๊าซเหล่านี้เกิดจากการชนกันและการรวมตัวของหลุมดำ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยในเอกภพ ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์ต้องรอเป็นเวลานานเพื่อให้ได้ข้อมูลที่เพียงพอ
งานวิจัยนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีแนวทางใหม่ในการศึกษาสสารมืดที่กระจายอยู่รอบๆ หลุมดำ ซึ่งจะช่วยให้พวกเขามีความกระตือรือร้นในการค้นหามากขึ้น ทีมงานตั้งใจที่จะค้นหาหลุมดำที่คล้ายกันเพื่อศึกษาในอนาคต
"งานวิจัยชิ้นนี้เปิดทิศทางใหม่ที่สำคัญสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับสสารมืดในอนาคต" ชานกล่าว "ในกาแลคซีทางช้างเผือกเพียงแห่งเดียว มีระบบดาวคู่อย่างน้อย 18 ระบบที่คล้ายกับวัตถุในการศึกษาของเรา ซึ่งสามารถให้ข้อมูลมากมายที่จะช่วยไขปริศนาของสสารมืด"
อ่านเพิ่มเติม: