PRL: пары сверхмассивных черных дыр могут сливаться благодаря темной материи

Канадские ученые из Университета Торонто нашли связь между очень большими и очень малыми космическими объектами — сверхмассивными черными дырами и частицами темной материи. Оказалось, что это взаимодействие позволяет гигантским черным дырам сливаться воедино. Исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters (PRL).

В 2023 году астрофизики объявили об обнаружении "гула" гравитационных волн, пронизывающих космос. Специалисты предположили, что этот фоновый сигнал исходит от миллионов сливающихся сверхмассивных черных дыр, каждая из которых в миллиарды раз массивнее нашего Солнца.

Однако теоретическое моделирование показало, что сближение двух сверхмассивных черных дыр останавливается на расстоянии около трех световых лет, или одного парсека. Этот феномен назвали "проблемой последнего парсека", и он противоречил теории о возможности слияния сверхмассивных черных дыр.

По словам специалистов, проблема последнего парсека возникала из-за взаимодействия между облаками, или гало темной материи, окружающими сверхмассивные черные дыры и мешающими им слиться в одну.

В новом исследовании команда создала модель, согласно которой плотность гало темной материи остается достаточно высокой для взаимодействия таким образом, чтобы сближение черных дыр продолжалось вплоть до объединения в один объект.

Помимо предоставления информации о слияниях малых дыр и фоновом сигнале гравитационных волн, новые результаты также позволили чуть лучше понять природу темной материи. "Мы обнаружили, что эволюция орбит черных дыр очень чувствительна к микрофизике темной материи, и это означает, что мы можем использовать наблюдения за слияниями сверхмассивных черных дыр, чтобы лучше понять эти частицы. Наша работа — это новый способ помочь понять корпускулярную природу темной материи", — уточнил автор соавтор научной статьи Гонсало Алонсо-Альварес.