Zum ersten Mal haben Wissenschaftler möglicherweise indirekte Beweise dafür entdeckt, dass eine große Menge unsichtbarer dunkler Materie ihn umgibt Schwarze Löcher. Die Entdeckung könnte, wenn sie bestätigt wird, ein großer Durchbruch in der Erforschung der Dunklen Materie sein.
Dunkle Materie macht etwa 85 % der gesamten Materie im Universum aus, ist aber für Astronomen fast vollständig unsichtbar. Denn anders als die Materie, aus der Sterne, Planeten und alles um uns herum besteht, interagiert dunkle Materie nicht mit Licht und kann nicht gesehen werden.
Glücklicherweise interagiert dunkle Materie gravitativ, was es Forschern ermöglicht, auf das Vorhandensein dunkler Materie zu schließen, indem sie ihre Gravitationswirkung auf einen „Stellvertreter“ gewöhnlicher Materie betrachten. In einer neuen Studie verwendete ein Team von Wissenschaftlern der Education University of Hong Kong Sterne, die schwarze Löcher in Doppelsystemen umkreisen, als solche „Stellvertreter“.
Das Team beobachtete, wie sich die Umlaufbahnen der beiden Sterne um etwa 1 Millisekunde pro Jahr verlangsamten oder leicht verlangsamten, während sie sich um ihre schwarzen Löcher mit der Bezeichnung A0620-00 und XTE J1118+480 bewegten. Das Team kam zu dem Schluss, dass die Verlangsamung das Ergebnis der dunklen Materie war, die die Schwarzen Löcher verschlang und erhebliche Reibung und Schwerkraft für die Sterne erzeugte, während sie ihre massereicheren Partner umkreisten.
Unter Verwendung von Computersimulationen von Schwarzen-Loch-Systemen wendete das Team das in der Kosmologie weit verbreitete dynamische Reibungsmodell der Dunklen Materie an, das einen gewissen Impulsverlust durch Objekte annimmt, die gravitativ mit Dunkler Materie interagieren. Die Simulationen zeigten, dass die beobachteten Zerfallsraten der Bahnen den Vorhersagen des Reibungsmodells entsprechen. Die beobachtete Zerfallsrate der Umlaufbahn beträgt etwa das 50-fache der theoretischen Schätzung, was etwa 0,02 Millisekunden Zerfall der Umlaufbahn pro Jahr für Doppelsterne ohne Dunkle Materie entspricht.
"Dies ist die erste Studie überhaupt, die das 'dynamische Reibungsmodell' verwendet, um die Existenz dunkler Materie um schwarze Löcher zu bestätigen und zu beweisen", sagt Jang Man Ho (öffnet in einem neuen Tab), Gruppenleiter und außerordentlicher Professor der Abteilung für Naturwissenschaftliches und umweltwissenschaftliches Umfeld in Ihrem Statement.
Die Ergebnisse der Studie, die am 30. Januar in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden, tragen dazu bei, eine langjährige Theorie in der Kosmologie zu bestätigen, dass Schwarze Löcher dunkle Materie absorbieren können, die ihnen nahe genug kommt. Dies führt zu einer Umverteilung der Dunklen Materie um Schwarze Löcher, wodurch in ihrer unmittelbaren Umgebung eine „Dichtespitze“ entsteht, die die Umlaufbahnen umliegender Objekte subtil beeinflussen kann.
Chan erklärte, dass frühere Versuche, Dunkle Materie um Schwarze Löcher herum zu untersuchen, auf der Emission von hochenergetischem Licht in Form von Gammastrahlen oder Pulsationen im Weltraum, bekannt als Gravitationswellen, beruhten. Diese Emissionen werden durch die Kollision und Verschmelzung von Schwarzen Löchern verursacht, ein seltenes Ereignis im Universum, das Astronomen lange auf ausreichende Daten warten lässt.
Diese Forschung gibt Wissenschaftlern eine neue Möglichkeit, die dunkle Materie zu untersuchen, die um schwarze Löcher herum verteilt ist, was ihnen helfen könnte, bei ihrer Suche aktiver zu sein. Das Team beabsichtigt, in Zukunft nach ähnlichen Binärdateien von Schwarzen Löchern zu suchen, um sie zu untersuchen.
„Diese Forschung eröffnet eine wichtige neue Richtung für die zukünftige Erforschung der Dunklen Materie“, sagte Chan. „In nur einer Galaxie, der Milchstraße, gibt es mindestens 18 binäre Systeme, die den Objekten in unserer Studie ähneln, die reichhaltige Informationen liefern können, die helfen werden, das Geheimnis der Dunklen Materie zu lüften.“
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