Загадка последнего парсека: астрономы нащупали связь между темной материей и черной дырой
Вселенная на самом деле не безмолвная. Ее, помимо излучения, пронизывает могучий гул от миллионов сливающихся друг с другом колоссальных черных дыр. Но проблема в том, что космологическая теория запрещает этим объектам массой в миллиарды Солнц сливаться: самое стремительное сближение неизбежно должно оборваться на расстоянии примерно одного парсека. Но теперь, по-видимому, найден способ разрешить этот парадокс: возможно, ключевую роль в преодолении этого последнего парсека играет темная материя.
С одной стороны черные дыры вроде бы должны непрерывно сливаться (иначе как бы они выросли до сверхмассивных размеров?), а с другой — теоретическое моделирование показывает, что это невозможно. Дело в том, что когда два супергиганта сближаются по спирали примерно на три световых года, облака окружающей их темной материи начинают «текучку» за пределы этой двойной системы. В результате материя внутри оказывается всё более разреженной, из-за чего сжатие орбит сходит на нет — и черные дыры должны продолжать кружить на расстоянии одного парсека бесконечно. Но откуда же тогда берется космический гравитационный гул?
Международная команда астрофизиков во главе с Гонсало Алонсо-Альваресом готова ответить на этот вопрос, придумав, как решить «проблему последнего парсека». По словам ученых, предыдущие исследователи в своих моделях не принимали во внимание одно из тонких, но важных свойств, которым может обладать темная материя.
Новая модель, предложенная командой, в отличие от более ранних, не игнорирует возможность частиц темной материи взаимодействовать друг с другом. Если такое взаимодействие все же имеет место, пусть даже в ограниченном масштабе, его уже достаточно для того, чтобы гало вокруг черной дыры сохраняло свою плотность и чрезмерно не «расплескивалось». Таким образом, оно продолжит «давить» на орбиту сверхмассивного гиганта вплоть до окончательного слияния.
Поскольку темная материя пока не найдена, ни подтвердить, ни опровергнуть данное предположение невозможно. Но оно позволяет уверенно объяснить источник того «гудения», которое сотрясает всю Вселенную и было впервые уловлено детекторами гравитационных волн в 2023 году. Так же, как шум бегущего стада слонов можно ощутить, приложив ухо к земле, современная наука улавливает возмущения пространства-времени, порождаемые окружающим нас колоссальным «стадом» непрерывно сталкивающихся сверхмассивных черных дыр.
«Возможность взаимодействия частиц темной материи друг с другом — это сделанное нами предположение, дополнительный ингредиент, который содержится не во всех моделях темной материи. Наш аргумент в том, что лишь модели с данным компонентом могут решить проблему последнего парсека», — отмечает Алонсо-Альварес.
Кроме того, данная теоретическая модель может существенно помочь в организации будущих поисков темной материи, так как задает совершенно определенные параметры, которым должны соответствовать находящиеся в центрах галактик гало. Многие модели явно сталкиваются с трудностями при обосновании их подчас странной формы. Но взаимодействие между собой темных частиц (какими бы они ни были) может сделать их физику гораздо более понятной и логичной.
