研究稱黑洞周圍存在暗物質

參考消息網8月11日報道 據美國趣味科學網站近日報道，科學家對兩顆恆星在環繞黑洞的軌道上放慢速度的過程進行了觀察，認爲這是由暗物質產生的“阻力”造成的。

科學家可能首次發現了黑洞被大量不可見的暗物質包圍的間接證據。如果得到證實，這一發現可能代表着暗物質研究的重大突破。

暗物質約佔宇宙中所有物質的85%，但天文學家幾乎完全看不到它。這是因爲，與構成恆星、行星和我們周圍其他一切的物質不同，暗物質不會與光相互作用，也就無法被看到。

幸運的是，暗物質的確會在引力上與其他物質相互作用，這使研究人員能夠通過研究暗物質在引力上對普通物質“代理人”的影響來推斷暗物質的存在。在這項新研究中，香港教育大學的一個科學家團隊將在雙星系統中圍繞黑洞運行的恆星當作“代理人”。

研究人員觀察到，兩顆恆星在圍繞與它們相伴的兩個黑洞運行時，以每年約1毫秒的速度發生軌道衰變、即速度小幅放慢。研究人員斷定，速度放慢是黑洞周圍的暗物質造成的，這些暗物質在恆星圍繞黑洞運行時對這些恆星施加了巨大的摩擦力和阻力。

研究人員利用計算機模擬了黑洞系統，他們採用了在宇宙學中廣泛使用的“暗物質動力摩擦模型”，該模型可以預測在引力上與暗物質發生相互作用的天體的具體動量損失。模擬結果顯示，觀測到的軌道衰變速度與摩擦模型的預測結果相符。理論上，缺乏暗物質的雙星系統每年的軌道衰變速度估計約爲0.02毫秒，而觀測到的軌道衰變速度是這一數字的50倍左右。

研究團隊負責人、香港教育大學科學與環境學系副教授陳文豪說：“這是有史以來首次有研究利用‘動力摩擦模型’來論證和證實黑洞周圍存在暗物質。”

不久前發表在美國《天體物理學雜誌通訊》上的這項研究結果有助於證實宇宙學中一個長期存在的理論，即黑洞能夠吞噬足夠接近它的暗物質。這導致黑洞周圍的暗物質重新分佈，在黑洞附近形成一個密度陡增區域，進而微妙地影響周圍天體的軌道。

陳文豪解釋說，以前研究黑洞周圍暗物質的嘗試都依靠以伽馬射線形式存在的高能光的發射或太空中被稱爲引力波的漣漪。高能光的發射是黑洞相互碰撞、進而合併的結果。而黑洞合併是宇宙中的罕見事件，天文學家可能要等很長時間才能獲得足夠的數據。

這項研究爲科學家提供了一種研究分佈在黑洞周圍的暗物質的新方法，這可能有助於他們在搜尋時變得更加主動。香港教育大學團隊打算在未來搜尋類似的黑洞雙星系統以供研究。

陳文豪說：“這項研究爲未來的暗物質研究提供了重要的新方向。僅銀河系就有至少18個類似於我們研究對象的雙星系統。這些系統可以提供豐富的信息，幫助解開暗物質之謎。”（編譯/李莎）