นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบหลักฐานทางอ้อมว่ามีสสารมืดที่มองไม่เห็นจำนวนมากล้อมรอบหลุมดำ หากได้รับการยืนยัน การค้นพบนี้อาจเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยสสารมืด

สสารมืดคิดเป็นประมาณ 85% ของสสารทั้งหมดในเอกภพ แต่นักดาราศาสตร์แทบจะมองไม่เห็นเลย เนื่องจากสสารมืดไม่มีปฏิสัมพันธ์กับแสงและไม่สามารถมองเห็นได้ ซึ่งแตกต่างจากสสารที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และทุกสิ่งรอบตัวเรา

• บทความอื่น ๆ : aboutancestors.com

โชคดีที่สสารมืดมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง ทำให้นักวิจัยสามารถอนุมานการมีอยู่ของสสารมืดได้โดยดูที่ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่มีต่อสสารธรรมดา “ตัวแทน” ในงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์จาก The Education University of Hong Kong (EdUHK) ใช้ดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำในระบบเลขฐานสองเป็นตัวแทนเหล่านี้ที่เกี่ยวข้อง: หลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลคืออะไร?

ทีมงานเฝ้าดูวงโคจรของดาวสองดวงที่สลายตัวหรือช้าลงเล็กน้อยประมาณ 1 มิลลิวินาทีต่อปีขณะเคลื่อนที่ไปรอบๆ หลุมดำคู่หู ซึ่งเรียกว่า A0620–00 และ XTE J1118+480 ทีมงานสรุปได้ว่าการชะลอตัวเป็นผลมาจากสสารมืดที่อยู่รอบๆ หลุมดำ ซึ่งสร้างแรงเสียดทานและแรงดึงที่สำคัญต่อดวงดาวขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวไปรอบๆ คู่มวลสูงของพวกมัน

การใช้การจำลองคอมพิวเตอร์ของระบบหลุมดำ ทีมงานใช้แบบจำลองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในจักรวาลวิทยาที่เรียกว่าแบบจำลองแรงเสียดทานไดนามิกของสสารมืด ซึ่งจะคาดการณ์การสูญเสียโมเมนตัมเฉพาะบนวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงกับสสารมืด การจำลองพบว่าอัตราการสลายตัวของวงโคจรที่สังเกตได้นั้นตรงกับการทำนายของแบบจำลองแรงเสียดทาน อัตราการสลายตัวของวงโคจรที่สังเกตได้นั้นสูงกว่าการประมาณทางทฤษฎีประมาณ 50 เท่าของการสลายตัวของวงโคจรประมาณ 0.02 มิลลิวินาทีต่อปีสำหรับระบบดาวคู่ที่ไม่มีสสารมืด

Chan Man Hoหัวหน้าทีมและรองศาสตราจารย์ภาควิชาวิทยาศาสตร์ การศึกษา ด้านสิ่งแวดล้อมที่ EdUHK กล่าวในแถลงการณ์ผลลัพธ์ของทีมซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 30 มกราคมในThe Astrophysical Journal Lettersช่วยยืนยันทฤษฎีจักรวาลวิทยาที่มีมาอย่างยาวนานว่าหลุมดำสามารถกลืนสสารมืดที่เข้ามาใกล้มากพอ ส่งผลให้สสารมืดถูกกระจายออกไปรอบๆ หลุมดำ ทำให้เกิด “ความหนาแน่นพุ่งสูงขึ้น” ในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งอาจส่งผลต่อวงโคจรของวัตถุรอบๆ ได้อย่างละเอียด

เรื่องที่เกี่ยวข้อง

— 8 วิธีที่เรารู้ว่าหลุมดำมีอยู่จริง

— 9 ข้อคิดเกี่ยวกับหลุมดำที่จะทำให้คุณทึ่ง

— การค้นพบหลุมดำขนาดใหญ่ที่สุด 10 หลุมในปี 2022

Chan อธิบายว่าความพยายามก่อนหน้านี้ในการศึกษาสสารมืดรอบๆ หลุมดำอาศัยการปล่อยแสงพลังงานสูงในรูปของรังสีแกมมาหรือระลอกคลื่นในอวกาศที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง การปล่อยก๊าซเหล่านี้เป็นผลมาจากการชนกันและการรวมตัวของหลุมดำ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักในเอกภพ ซึ่งอาจทำให้นักดาราศาสตร์ต้องรอเป็นเวลานานเพื่อให้ได้ข้อมูลที่เพียงพอ

งานวิจัยนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีแนวทางใหม่ในการศึกษาสสารมืดที่กระจายอยู่รอบๆ หลุมดำ ซึ่งอาจช่วยให้พวกเขามีความกระตือรือร้นในการค้นหามากขึ้น ทีม EdUHK ตั้งใจที่จะตามล่าหาระบบดาวคู่ของหลุมดำที่คล้ายกันเพื่อศึกษาในอนาคต

“การศึกษานี้เป็นแนวทางใหม่ที่สำคัญสำหรับการวิจัยสสารมืดในอนาคต” ชานกล่าว “ในกาแล็กซีทางช้างเผือกเพียงอย่างเดียว มีระบบดาวคู่อย่างน้อย 18 ระบบที่คล้ายกับหัวข้อการวิจัยของเรา ซึ่งสามารถให้ข้อมูลที่สมบูรณ์เพื่อช่วยไขปริศนาของสสารมืด”