Zespół naukowców z Uniwersytetu w Toronto oraz Uniwersytetu McGill dokonał przełomowego odkrycia, które może pomóc w rozwiązaniu jednej z największych zagadek astronomii - problemu ostatniego parseka. Wyniki ich badań, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters", wskazują na ścisły związek pomiędzy supermasywnym czarnymi dziurami a cząstkami ciemnej materii.

Problem ostatniego parseka polega na tym, że naukowcy nie byli w stanie wyjaśnić, w jaki sposób supermasywne czarne dziury, zbliżające się do siebie na odległość około jednego parseka (3,2 roku świetlnego), łączą się ze sobą w tak szybkim tempie. Według dotychczasowych modeli, pomiędzy tymi obiektami znajduje się zbyt mało materii, aby mogła ona skutecznie spowalniać ich rotację i sprzyjać kolizjom. Szacowano, że taki proces musiałby trwać dłużej niż obecny wiek Wszechświata.

Jednak obserwacje fal grawitacyjnych, dokonane w ostatnich latach, wyraźnie wskazują, że zderzenia supermasywnych czarnych dziur są zjawiskiem powszechnym. Co więcej, ten proces jest kluczowy dla wyjaśnienia pochodzenia supermasywnych czarnych dziur, które znajdują się w centrach większości galaktyk.

Aby rozwiązać tę zagadkę, naukowcy postanowili wykorzystać model samooddziałującej ciemnej materii (SIDM). W tym modelu cząsteczki ciemnej materii gromadzą się wokół obiektów o dużej masie, takich jak supermasywne czarne dziury. Dzięki temu tworzą one swego rodzaju "aureole", które mogą efektywnie spowalniać rotację czarnych dziur, ułatwiając ich fuzję.

Standardowy model kosmologiczny zakłada, że cząstki ciemnej materii nie oddziałują ze sobą. Dlatego uważano, że czarne dziury wyrzucają te cząstki z układu, uniemożliwiając tym samym dynamiczne tarcie, które mogłoby sprzyjać ich kolizjom. Jednak model SIDM, wykorzystany przez naukowców, pokazał, że w pobliżu supermasywnych czarnych dziur gromadzą się wystarczająco gęste aureole ciemnej materii, które skutecznie spowalniają rotację tych obiektów. To z kolei prowadzi do ich szybkiego łączenia się, zgodnie z obserwacjami.

Nowe badania potwierdzają, że ciemna materia odgrywa kluczową rolę w procesie fuzji supermasywnych czarnych dziur. Bez niej nie bylibyśmy w stanie wyjaśnić, w jaki sposób te obiekty łączą się ze sobą w tak krótkim czasie.

Ponadto model SIDM dobrze tłumaczy również obserwowany obraz tła kosmicznej fali grawitacyjnej. Charakteryzuje się ono "zmiękczeniem" widma przy niskich częstotliwościach, co jest zgodne z tym, że fale grawitacyjne generowane są przez łączenie się supermasywnych czarnych dziur. Aktualne dane z obserwatoriów fal grawitacyjnych potwierdzają ten obraz, a nadchodzące obserwacje mogą jeszcze lepiej go zobrazować w ciągu najbliższych kilku lat.

Odkrycie naukowców z Uniwersytetu w Toronto i Uniwersytetu McGill otwiera nowy rozdział w naszym rozumieniu roli ciemnej materii w ewolucji Wszechświata. Nie tylko pomaga wyjaśnić problem ostatniego parseka, ale także dostarcza cennych informacji na temat powstawania supermasywnych czarnych dziur, które odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu galaktyk.

Badania te pokazują, jak ważne jest łączenie różnych dziedzin astronomii i kosmologii, aby rozwiązywać najbardziej złożone zagadki dotyczące natury Wszechświata. Odkrycie to z pewnością zainspiruje kolejne pokolenia naukowców do dalszych poszukiwań i eksploracji tajemnic ciemnej materii.