Гравитационные волны показали, что находится вокруг сверхмассивных чёрных дыр

Международная группа исследователей под руководством Ифаня Чена из Шанхайского университета Цзяо Тун определила плотность материи в окрестностях двойных систем сверхмассивных чёрных дыр. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Анализ показал, что на каждый кубический парсек пространства вблизи таких систем приходится около миллиона солнечных масс звёзд и тёмной материи. Исследователи использовали данные 15-летних наблюдений проекта NANOGrav, который отслеживает гравитационно-волновой фон — суммарный сигнал от множества сближающихся пар сверхмассивных чёрных дыр во Вселенной.

Ключевым инструментом стали пульсарные временные массивы — сети миллисекундных пульсаров, работающих как космические часы. Прохождение гравитационных волн вызывает микроскопические отклонения во времени прихода радиоимпульсов от этих нейтронных звёзд, что позволяет регистрировать волны наногерцового диапазона.

В спектре гравитационно-волнового фона обнаружен характерный изгиб на низких частотах. Моделирование показало, что он возникает из-за гравитационных взаимодействий трёх тел: звёзды и частицы тёмной материи выбрасываются из системы при столкновениях с двойной чёрной дырой, забирая орбитальную энергию. Этот механизм ускоряет сближение чёрных дыр и объясняет решение «проблемы последнего парсека».

Полученные значения плотности согласуются с данными электромагнитных наблюдений центров Млечного Пути и галактики M87. Гипотеза о крутых пиках концентрации тёмной материи не подтвердилась.

Источник: Phys.org