21 مارس 2023 -توسط دانشگاه آموزش هنگ کنگ -اعتبار: دانشگاه آموزش هنگ کنگ (EdUHK)
ماده تاریک نور ساطع نمی‌کند یا منعکس نمی‌کند و با نیروهای الکترومغناطیسی برهم‌کنش نمی‌کند، که تشخیص آن را بسیار دشوار می‌کند. با این وجود، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه آموزش هنگ کنگ (EdUHK) ثابت کرده است که مقدار قابل توجهی ماده تاریک در اطراف سیاهچاله ها وجود دارد. نتایج این مطالعه در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
این تیم دو سیاهچاله مجاور A0620-00 و XTE J1118+480را به عنوان موضوع تحقیق انتخاب کردند که هر دو به عنوان سیستم های دوتایی در نظر گرفته شدند. یعنی هر یک از سیاهچاله ها یک ستاره همراه دارد که به دور آن می چرخد. بر اساس مدارهای ستارگان همدم، مشاهدات نشان می‌دهد که نرخ فروپاشی مداری آنها تقریباً یک میلی‌ثانیه (1 میلی‌ثانیه) در سال است، که حدود 50 برابر بیشتر از تخمین نظری حدود 0.02 میلی‌ثانیه در سال است.
برای بررسی اینکه آیا ماده تاریک در اطراف سیاهچاله ها وجود دارد یا خیر، تیم EdUHK “مدل اصطکاک دینامیکی ماده تاریک” – نظریه ای که به طور گسترده در دانشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد – را از طریق شبیه سازی های کامپیوتری در دو سیستم دوتایی انتخاب شده به کار برد. این تیم دریافت که واپاشی سریع مداری ستارگان همراه دقیقاً با داده های مشاهده شده مطابقت دارد.قابل ذکر است، این شواهد غیرمستقیم است که ماده تاریک در اطراف سیاهچاله ها می تواند اصطکاک دینامیکی قابل توجهی ایجاد کند و سرعت مداری ستاره های همراه را کاهش دهد.
این یافته ها، که یک فرضیه نظری فرموله شده در اواخر قرن بیستم را تأیید می کند، نشان دهنده پیشرفتی در تحقیقات ماده تاریک است. بر اساس این فرضیه، ماده تاریک به اندازه کافی نزدیک به سیاهچاله ها بلعیده می شود و باقیمانده ها را می گذارد تا دوباره توزیع شوند. این فرآیند به تشکیل یک “سنبله چگالی” در اطراف سیاهچاله ها ختم می شود.
دکتر چان مان هو، دانشیار دپارتمان علوم و مطالعات محیطی و محقق اصلی، توضیح داد که چنین چگالی بالایی از ماده تاریک می تواند اصطکاک دینامیکی را برای ستاره همراه ایجاد کند، به روشی شبیه نیروی کشش.
او گفت: «این اولین مطالعه‌ای است که «مدل اصطکاک دینامیکی» را در تلاش برای تأیید و اثبات وجود ماده تاریک پیرامون سیاه‌چاله‌ها به کار می‌گیرد. “این مطالعه یک جهت جدید مهم برای تحقیقات ماده تاریک آینده ارائه می دهد.”
دکتر چان همچنین اشاره کرد که مطالعات قبلی که بیشتر بر روی پرتوهای گاما و تشخیص امواج گرانشی برای بررسی حضور ماده تاریک متکی بودند، به وقوع رویدادهای نادر مانند ادغام دو سیاهچاله بستگی داشت. به گفته او، این ممکن است مستلزم زمان انتظار طولانی برای ستاره شناسان باشد.
رویکرد جدید اتخاذ شده توسط تیم EdUHK، با این حال، دیگر محدود به این محدودیت ها نخواهد بود. وی افزود: “تنها در کهکشان راه شیری، حداقل 18 سیستم دوتایی شبیه به موضوعات تحقیقاتی ما وجود دارد که می توانند اطلاعات غنی را برای کشف راز ماده تاریک ارائه دهند.”
