Космологи из Университета Торонто и Университета Макгилла обнаружили связь между сверхмассивными черными дырами и частицами темной материи, что может решить одну из ключевых загадок астрономии – проблему последнего парсека.
Проблема заключается в том, что неизвестен механизм, который бы способствовал быстрому слиянию сверхмассивных черных дыр, приближенных друг к другу на расстоянии примерно одного парсека (3,2 световых года). Согласно современным моделям, между черными дырами есть слишком мало вещества для быстрого торможения их вращения за счет динамического трения и последующего столкновения. По оценкам, на это должно уйти слишком много времени, превышающее текущий возраст Вселенной.
Тем не менее астрономы регулярно фиксируют события слияния черных дыр при изучении гравитационных волн. Предполагается, что именно столкновения порождают пул гравитационных волн, пронизывающих Вселенную, обнаруженный в 2023 году. Кроме того, слияния меньших черных дыр объясняют происхождение сверхмассивных.
Одна из гипотез заключается в том, что столкновения черных дыр обусловлены взаимодействием с темной материей. Чтобы проверить это предположение, ученые использовали модель самовзаимодействующей темной материи (SIDM). В такой модели частицы скапливаются вблизи тел высокой массы, включая центры галактик.
Стандартная космологическая модель включает другой тип темной материи, частицы которой не взаимодействуют друг с другом. Из-за этого считалось, что черные дыры выбрасывают частицы темной материи из системы, и темная материя не вносит вклада в динамическое трение. В случае SIDM возникают достаточно плотные гало, которые тормозят черные дыры, обеспечивая их слияние.
Модель показала картину, похожую на наблюдаемую. Космический гравитационно-волновой фон характеризуется смягчением спектра на низких частотах из-за слияния сверхмассивных черных дыр, порождающих гравитационные волны с большой длиной волны. Текущие данные гравитационно-волновой обсерватории указывают именно на такую картину, и новые наблюдения могут подтвердить ее в ближайшие несколько лет.
Источник: https://lenta.ru/news/2024/07/24/reshena-odna-iz-zagadok-astronomii/
