اكتشف العلماء أدلة غير مباشرة على وجود كميات كبيرة من المادة المظلمة غير المرئية المحيطة بالثقوب السوداء. هذا الاكتشاف ، إذا تم تأكيده ، يمكن أن يمثل اختراقًا كبيرًا في أبحاث المادة المظلمة.
تشكل المادة المظلمة حوالي 85٪ من كل المادة في الكون ، لكنها تكاد تكون غير مرئية تمامًا لعلماء الفلك. هذا لأنه ، على عكس المادة التي تتكون منها النجوم والكواكب وكل شيء آخر من حولنا ، فإن المادة المظلمة لا تتفاعل مع الضوء ولا يمكن رؤيتها.
لحسن الحظ ، تتفاعل المادة المظلمة مع الجاذبية ، مما يمكّن الباحثين من استنتاج وجود المادة المظلمة من خلال النظر في تأثيرات الجاذبية على “وكلاء” المادة العادية. في البحث الجديد ، استخدم فريق من العلماء من جامعة هونغ كونغ التعليمية (EdUHK) نجومًا تدور حول الثقوب الدودية. الأسود في الأنظمة الثنائية مثل هذه الوكلاء.
راقب الفريق مدارات نجمين تتحلل ، أو تتباطأ قليلاً ، بحوالي 1 مللي ثانية في السنة أثناء تحركهما حول الثقوب السوداء المصاحبة لهما ، المعينين A0620–00 و XTE J1118 + 480. اكتشف الفريق أن التباطؤ كان نتيجة للمادة المظلمة المحيطة بالثقوب السوداء التي تولد احتكاكًا كبيرًا. وشد النجوم وهم يتجولون حول شركائهم ذوي الكتلة العالية.
باستخدام المحاكاة الحاسوبية لأنظمة الثقب الأسود ، طبق الفريق نموذجًا واسع الانتشار في علم الكونيات يسمى نموذج احتكاك المادة المظلمة الديناميكي ، والذي يتنبأ بفقدان معين للزخم على الأجسام التي تتفاعل جاذبيًا مع المادة المظلمة ، وفقًا للفضاء.
كشفت عمليات المحاكاة أن معدلات الاضمحلال المداري المرصودة تتطابق مع التنبؤات من نموذج الاحتكاك ، ومعدل الانحلال المداري المرصود يزيد بحوالي 50 مرة عن التقدير النظري لحوالي 0.02 مللي ثانية من الاضمحلال المداري سنويًا للأنظمة الثنائية التي تفتقر إلى المادة المظلمة.
قال تشان مان هو ، رئيس الفريق والأستاذ المساعد في قسم العلوم والأستاذ المساعد في قسم العلوم ، “هذه هي الدراسة الأولى من نوعها لتطبيق نموذج الاحتكاك الديناميكي ، في محاولة للتحقيق وإثبات وجود المادة المظلمة المحيطة بالثقوب السوداء”. الدراسات البيئية في EdUHK.
تساعد نتائج الفريق ، التي نُشرت في 30 يناير في مجلة Astrophysical Journal Letters ، في تأكيد نظرية طويلة الأمد في علم الكونيات مفادها أن الثقوب السوداء يمكنها ابتلاع المادة المظلمة التي تقترب منها بدرجة كافية.
أوضح تشان أن المحاولات السابقة لدراسة المادة المظلمة حول الثقوب السوداء اعتمدت على انبعاث ضوء عالي الطاقة على شكل أشعة جاما ، أو تموجات في الفضاء تعرف باسم موجات الجاذبية. انتظر علماء الفلك وقتًا طويلاً للحصول على بيانات كافية.
يمنح هذا البحث العلماء طريقة جديدة لدراسة المادة المظلمة الموزعة حول الثقوب السوداء والتي قد تساعدهم على أن يكونوا أكثر نشاطًا في بحثهم ، ويعتزم فريق EdUHK البحث عن أنظمة ثنائية للثقب الأسود مماثلة لدراستها في المستقبل.
وأضاف تشان: “تقدم الدراسة اتجاهًا جديدًا مهمًا لأبحاث المادة المظلمة في المستقبل”. “في مجرة درب التبانة وحدها ، هناك ما لا يقل عن 18 نظامًا ثنائيًا مشابهًا لموضوعات البحث لدينا ، والتي يمكن أن توفر معلومات غنية للمساعدة في كشف لغز المادة المظلمة.”
