伴星公轉減速推算 教大證黑洞外存大量暗物質
[2023.03.07] 發表
【明報專訊】暗物質(dark matter)主宰宇宙膨脹和星系形成，但本身不發光、不與電磁力互動，難用任何方式觀測。教大透過計算黑洞伴星(companion star)的公轉速度，間接證實黑洞外圍存在大量暗物質，開創暗物質研究先河。
教大團隊選定其中兩個與地球最接近的黑洞(A0620-00和XTE J1118+480)作為研究對象，兩者均屬於聯星系統，即有一顆伴星環繞着黑洞公轉。根據兩顆伴星的軌迹及觀測數據，發現它們的公轉速度按年減少約1毫秒，與專家估算的每年下降約0.02毫秒相差近50倍。
學者：突破以往暗物質研究限制
團隊透過電腦模擬將「暗物質阻力模型」(dark matter dynamical friction model)應用到這兩個黑洞系統，結果發現伴星公轉的下降速率與團隊假設的結果一致，亦即間接證實黑洞附近存有大量暗物質，的確會對伴星構成巨大阻力，令其公轉速度減慢。
負責研究的教大科學與環境學系副教授陳文豪(圖)稱，高密度暗物質會產生類似摩擦力的阻力，拖慢伴星的公轉速度。他提到過往天文學界普遍透過觀測伽瑪射線及重力波，探測黑洞周圍是否有暗物質存在，這些方法或要依賴罕見天文現象(例如黑洞合併)出現，或需經年等候，而教大今次研究卻可突破這些限制。
陳文豪說，銀河系至少有18個同類型的聯星系統可供研究，它們能夠提供大量寶貴資料，助日後探討有關暗物質的更多特性。有關研究獲研資局資助，結果已經由同儕評審，刊載於《天文物理期刊通訊》。
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