Взаимодействие между крошечными частицами невидимой материи помогает объяснить сближение сверхмассивных черных дыр перед слиянием.
Исследователи из университетов Торонто и Макгилла в Канаде обнаружили связь между сверхмассивными черными дырами и частицами темной материи. Расчеты ученых показывают, что пары сверхмассивных черных дыр сливаются из-за ранее не замеченного взаимодействия крошечных частиц.
В 2023 году астрофизики объявили об обнаружении «гула» гравитационных волн, пронизывающих Вселенную. Этот фоновый сигнал связали с миллионами сливающихся пар сверхмассивных чёрных дыр, каждая из которых в миллиарды раз массивнее Солнца. Но моделирование показало, что в процессе сближения черные дыры должны останавливаться на расстоянии около парсека, не завершая слияние.
По мере сближения движущиеся по спирали сверхмассивные черные дыры начинают взаимодействовать с облаком темной материи или гало, в котором они находятся. Предыдущее исследователи показали, что гравитация спиральных сверхмассивных черных дыр выбрасывает частицы темной материи из системы, в результате «энергия покидает систему и взаимные орбиты пары черных дыр перестают сближаться».
Канадские ученые нашли решение для проблемы последнего парсека. Они установили, что взаимодействие между частицами темной материи препятствует их рассеиванию. Расчеты показывают, что в этом случае плотность гало темной материи остается достаточно высокой, чтобы сверхмассивные черные дыры продолжали сближаться до слияния.
Помимо решения проблемы слияния черных дыр результаты исследования открывают окно в природу темной материи, добавляют ученые.
Наша работа — это новый способ помочь нам понять корпускулярную природу темной материи. Мы обнаружили, что эволюция орбит черных дыр очень чувствительна к микрофизике темной материи, и это означает, что мы можем использовать наблюдения за слияниями сверхмассивных черных дыр, чтобы лучше понять эти частицы.
Гонсало Алонсо-Альварес, соавтор исследования
