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研究称黑洞周围存在暗物质

2023-08-12 06:48:45 来源：参考消息网

参考消息网8月11日报道据美国趣味科学网站近日报道，科学家对两颗恒星在环绕黑洞的轨道上放慢速度的过程进行了观察，认为这是由暗物质产生的“阻力”造成的。

(资料图片仅供参考)

科学家可能首次发现了黑洞被大量不可见的暗物质包围的间接证据。如果得到证实，这一发现可能代表着暗物质研究的重大突破。

暗物质约占宇宙中所有物质的85%，但天文学家几乎完全看不到它。这是因为，与构成恒星、行星和我们周围其他一切的物质不同，暗物质不会与光相互作用，也就无法被看到。

幸运的是，暗物质的确会在引力上与其他物质相互作用，这使研究人员能够通过研究暗物质在引力上对普通物质“代理人”的影响来推断暗物质的存在。在这项新研究中，香港教育大学的一个科学家团队将在双星系统中围绕黑洞运行的恒星当作“代理人”。

研究人员观察到，两颗恒星在围绕与它们相伴的两个黑洞运行时，以每年约1毫秒的速度发生轨道衰变、即速度小幅放慢。研究人员断定，速度放慢是黑洞周围的暗物质造成的，这些暗物质在恒星围绕黑洞运行时对这些恒星施加了巨大的摩擦力和阻力。

研究人员利用计算机模拟了黑洞系统，他们采用了在宇宙学中广泛使用的“暗物质动力摩擦模型”，该模型可以预测在引力上与暗物质发生相互作用的天体的具体动量损失。模拟结果显示，观测到的轨道衰变速度与摩擦模型的预测结果相符。理论上，缺乏暗物质的双星系统每年的轨道衰变速度估计约为0.02毫秒，而观测到的轨道衰变速度是这一数字的50倍左右。

研究团队负责人、香港教育大学科学与环境学系副教授陈文豪说：“这是有史以来首次有研究利用‘动力摩擦模型’来论证和证实黑洞周围存在暗物质。”

不久前发表在美国《天体物理学杂志通讯》上的这项研究结果有助于证实宇宙学中一个长期存在的理论，即黑洞能够吞噬足够接近它的暗物质。这导致黑洞周围的暗物质重新分布，在黑洞附近形成一个密度陡增区域，进而微妙地影响周围天体的轨道。

陈文豪解释说，以前研究黑洞周围暗物质的尝试都依靠以伽马射线形式存在的高能光的发射或太空中被称为引力波的涟漪。高能光的发射是黑洞相互碰撞、进而合并的结果。而黑洞合并是宇宙中的罕见事件，天文学家可能要等很长时间才能获得足够的数据。

这项研究为科学家提供了一种研究分布在黑洞周围的暗物质的新方法，这可能有助于他们在搜寻时变得更加主动。香港教育大学团队打算在未来搜寻类似的黑洞双星系统以供研究。

陈文豪说：“这项研究为未来的暗物质研究提供了重要的新方向。仅银河系就有至少18个类似于我们研究对象的双星系统。这些系统可以提供丰富的信息，帮助解开暗物质之谜。”（编译/李莎）

责编：海闻

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