Проблема последнего парсека. Загадку черных дыр поможет разгадать темная материя: в чем суть
О том, что происходит на финальном этапе слияния двух черных дыр неизвестно. Авторы нового исследования считают, что этот секрет можно раскрыть с помощью темной материи.
Когда происходит столкновение, а затем и дальнейшее слияние двух галактик, что их центральные сверхмассивные черные дыры также начинают процесс слияния. Под действием взаимной гравитации они начинают сближение и кружат вокруг друга постепенно уменьшая расстояние, которое их разделяет. Ученые знают, то том, что черные дыры сливаются благодаря гравитационным волнам, которые появляются в результате этого процесса. Но, что происходит на финальной стадии слияния черных дыр, до сих пор останется загадкой, которая получила название проблема последнего парсека. Авторы нового исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, считают, что часть этой загадки поможет разгадать небольшое количество темной материи, пишет Phys.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Проблема последнего парсека
Для того, чтобы понять, как сталкиваются и сливаются сверхмассивные черные дыры ученые давно создали особые модели. Они показывают, что по мере сближения два объекта кружат вокруг друг друга и в конечном итоге должны превратиться в одну огромную черную дыру.
Но модели хорошо показывают поведение сверхмассивных черных дыр, когда все еще находятся относительно далеко друг от друга, но симуляции не могут точно показать, что происходит тогда, когда две черные дыры очень сильно сблизились. Поэтому модели не показывают сам процесс слияния черных дыр, а вместо этого симуляции демонстрируют, что, когда две сверхмассивные черные дыры приближаются друг к другу на расстоянии примерно одного парсека (это примерно 3 световых года) их сближение останавливается. Это известно, как проблема последнего парсека.
Нечеткая темная материя
Авторы исследования считают, что для решения этой проблемы нужно ввести еще одну составляющую – темную материю. Согласно стандартной космологической модели, холодная темная материя присутствует почти везде в космосе, поэтому она скорее всего играет важную роль в слиянии черных дыр. Но моделирование с использованием холодной темной материи также не решает проблему последнего парсека.
Авторы исследования считают, что нужно ввести такую составляющую, как нечеткая темная материя, которая является разновидностью холодной темной материи, для решения существующей проблемы с черными дырами.
По словам ученых, нечеткая темная материя похожа на обычную темную материю, но состоит из скалярных частиц малой массы. Поскольку эти частицы взаимодействуют друг с другом с помощью никаких фундаментальных взаимодействий, кроме гравитационного, они группируются так же, как частицы обычной темной материи, а потому имеют "нечеткое" распределение.
Ученые считают, что нечеткая темная материя может увеличить скорость распада орбит черных дыр, особенно самых больших из сверхмассивных черных дыр. Таким образом это могло бы объяснить невероятно огромных черных дыр, которые были обнаружены в центре некоторых эллиптических галактик.
В то же время исследователи не дают надежных доказательств того, что именно нечеткая темная материя может решить проблему последнего парсека. До сих пор детали финального этапа слияния черных дыр остаются не очень понятными. Для того, чтобы доказать или опровергнуть гипотезу с участием нечеткой темной материи в слиянии этих двух космических монстров нужны прямые наблюдения за сверхмассивными черными дырами. Ученые надеются их получить в ближайшем будущем.
Как уже писал Фокус, астрономы обнаружили самую тусклую галактику-спутник Млечного Пути. Новая карликовая галактика находится на расстоянии 52 тысячи световых лет от центра нашей галактики.