Неожиданно раскрыто влияние темной материи на черные дыры
PRL: наблюдения за «тенью» черной дыры сузили поле поисков темной материи
Международный коллектив астрофизиков, состоящий из ученых из Китая, Европы и США, сделал открытие, согласно которому распад частиц темной материи оказывает существенное воздействие на внешний вид «тени» черной дыры, наблюдаемой в рамках проекта Event Horizon Telescope (EHT). Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, позволили значительно сузить диапазон поиска частиц загадочной невидимой субстанции.
Проект EHT уже внес неоценимый вклад в изучение черных дыр, получив первые изображения "тени" их горизонта событий. Исследователи отмечают, что их анализ демонстрирует, что после запланированной модернизации телескоп станет мощнейшим инструментом для выявления следов распада частиц темной материи, которые, как предполагается, концентрируются вблизи горизонтов событий.
Международная группа под руководством доцента Университета провинции Аньхой Дина Жаня изучила физические процессы, в которых участвуют гипотетические частицы темной материи в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Ученые выдвинули предположение, что высокая концентрация темной материи может оказывать влияние на характер свечения этих объектов при активном распаде ее частиц.
Исходя из этой гипотезы, физики создали компьютерную модель окрестностей горизонта событий, допускающую образование пар электронов и позитронов в результате аннигиляции частиц темной материи. С помощью этой модели были смоделированы изображения "тени" черной дыры, которые можно получить при помощи радиотелескопа.
Расчеты показали, что даже относительно редкие случаи распада частиц темной материи приводят к значительным изменениям в распределении плотности электронов вблизи горизонта событий, по сравнению с моделями, не учитывающими темную материю. В результате "тень" черной дыры становится более однородной и менее контрастной.
На основе полученных результатов ученые проанализировали снимки "тени" сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики M87. Этот анализ позволил исключить существование широкого спектра частиц темной материи с массой от сотен мегаэлектронвольт до десятков гигаэлектронвольт. Исследователи надеются, что предстоящая модернизация EHT позволит расширить поиск до частиц с массой в десятки тераэлектронвольт, что существенно сузит область поиска темной материи.
Читайте также: Китайские ученые неожиданно раскрыли одну из главных загадок Марса