暗物质可能有助于解决黑洞的最终秒差距问题

模糊暗物质如何增加灵感？鸣谢:辜等

（蜘蛛网eeook.com）据《今日宇宙》（布莱恩·科柏林）：当星系碰撞时，它们的超大质量黑洞进入引力之舞，逐渐绕着彼此越来越近，直到最终合并。我们知道它们合并是因为我们看到了由此产生的引力怪兽，我们还探测到了它们在吸入时发出的引力波。但是他们最终完婚的细节仍然是个谜。现在，发表在预印服务器arXiv上的一篇新论文表明，这个谜团的一部分可以通过一点暗物质来解决。

正如著名的三体没有牛顿引力的一般解析解一样，两体问题在广义相对论中也没有一般解。因此，我们不得不求助于计算机模拟来模拟黑洞如何相互环绕并最终合并。

对于距离相对较远的二元黑洞，我们的模拟效果非常好，但是当黑洞相互靠近时，事情就变得复杂了。爱因斯坦的方程是非常非线性的，对强相互作用黑洞的动力学建模是很困难的。

因此，我们所做的模拟并没有显示黑洞合并。取而代之的是，他们吸气直到他们相距大约一秒差距，然后稳定下来。这就是所谓的最终parsec问题。

解决这个问题的一个想法是在混合物中引入暗物质。毕竟，根据标准宇宙模型，冷暗物质几乎无处不在，因此它很可能在超大质量黑洞的合并中发挥作用。但到目前为止，冷暗物质似乎不是答案。使用它的模拟和单独的广义相对论有同样的最终parsec问题。

在这项新的研究中，研究小组考虑了暗物质的一种变体，称为模糊暗物质。它类似于标准的冷暗物质，只是它由低质量标量粒子组成。由于这些粒子除了重力之外不会相互作用，它们不会以与常规暗物质完全相同的方式聚集，因此具有更加“模糊”的分布。

模糊暗物质最初被提出来是为了解决矮星系的尖点问题，这是暗物质的一个弱点。在这里，作者表明模糊暗物质可以增加黑洞的轨道衰变率，特别是最大的超大质量黑洞。这可以解释我们在一些椭圆星系中心观察到的一些怪物。

但是这项工作并没有证明模糊暗物质就是解决方案。可以说，吸入黑洞的最后阶段的细节仍然有些模糊。需要对超大质量黑洞的直接观察来证明或排除这个想法。幸运的是，未来的NANOGrav观测，或者计划中的LISA引力波天文台的观测，应该可以看到这样的合并。那么我们对宇宙中最大的黑洞是如何合并的理解就不会那么模糊了。