Największym problemem stojącym przed naukowcami badającymi ciemną materię jest fakt, że w przeciwieństwie do materii barionowej nie wchodzi ona w jakiekolwiek interakcje ze światłem, co oznacza, że sama ani nie emituje, ani nie odbija światła padającego na nią. Efekt jest taki, że wciąż nie ma sposobu na uchwycenie i zbadanie jak naprawdę wygląda ciemna materia. Jedyne co możemy obserwować, to jej wpływ grawitacyjny na otoczenie. To właśnie olbrzymie pokłady niewidocznej ciemnej materii stanowią obecnie wytłumaczenie nietypowej rotacji galaktyk, czy ruchu galaktyk w gromadach galaktyk.
Czarne dziury otoczone ciemną materią
Naukowcy z Uniwersytetu Edukacyjnego w Hong Kongu w ramach swojego projektu badawczego obserwowali ruch dwóch gwiazd wokół krążących wokół układu dwóch czarnych dziur, kiedy zauważyli, że gwiazdy nieznacznie zwolniły w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury. Zmiana była niewielka – zaledwie 1 milisekunda na rok – ale zauważalna. Po przeanalizowaniu tego układu badacze doszli do wniosku, że spadek prędkości gwiazd jest efektem oporu generowanego przez ciemną materię otaczającą bezpośrednio czarną dziurę, a w której poruszały się gwiazdy.
Czytaj także: “Jak głośne pacnięcie”. Astrofizycy usłyszeli zderzenie dwóch czarnych dziur
Aby potwierdzić swoje podejrzenia, naukowcy odwołali się do symulacji układu dwóch czarnych dziur, w której uwzględniono powszechnie przyjęty w kosmologii model dynamicznego tarcia wywoływanego przez ciemną materię. Ku zaskoczeniu badaczy, skala spowolnienia gwiazd obserwowanego w układzie A0620-00 oraz XTE J1118+480 dokładnie zgadza się z wynikami symulacji. Był to pierwszy przypadek wykorzystania takiej symulacji do potwierdzenia obecności ciemnej materii wokół czarnej dziury.
Czytaj także: Oto najstarsza ciemna materia, jaką zobaczył człowiek. Jest dowodem na coś ważnego o początku Wszechświata
Wnioski z tego badania są jednak znacznie dalej idące. W ten sposób bowiem udało się niejako potwierdzić coś, o czym kosmologowie mówili od dawna. Czarne dziury najwidoczniej pochłaniają także ciemną materię, która znajdzie się bezpośrednio w ich otoczeniu. To z kolei oznacza, że przy samym horyzoncie zdarzeń może tworzyć się swoisty dysk akrecyjny ciemnej materii, którego gęstość rośnie aż do samej granicy czarnej dziury. Efekt jest taki, że owa ciemna materia, jeżeli jest jej odpowiednio dużo w tym miejscu, może hamować gwiazdy, które znajdą się w jej zagęszczeniu.
Wyniki badań tego konkretnego układu są na tyle obiecujące, że autorzy opracowania już teraz planują poszukiwanie kolejnych podobnych układów składających się z dwóch czarnych dziur, aby poszukiwać w ich otoczeniu ciemnej materii. Dotychczasowe obserwacje pozwoliły odkryć w Drodze Mlecznej osiemnaście takich podwójnych czarnych dziur i z pewnością w najbliższym czasie w ich kierunku skierowane zostaną instrumenty poszukujące dowodów na potwierdzenie teorii o czarnych dziurach pochłaniających ciemną materię.