暗物質可能有助于解決黑洞的最終秒差距問題 _暗物質

模糊暗物質如何增加靈感？鳴謝:辜等
據《今日宇宙》（布萊恩·科柏林）：當星系碰撞時，它們的超大質量黑洞進入引力之舞，逐漸繞著彼此越來越近，直到最終合并。我們知道它們合并是因為我們看到了由此產生的引力怪獸，我們還探測到了它們在吸入時發出的引力波。但是他們最終完婚的細節仍然是個謎。現在，發表在預印服務器arXiv上的一篇新論文表明，這個謎團的一部分可以通過一點暗物質來解決。
正如著名的三體沒有牛頓引力的一般解析解一樣，兩體問題在廣義相對論中也沒有一般解。因此，我們不得不求助于計算機模擬來模擬黑洞如何相互環繞并最終合并。
對于距離相對較遠的二元黑洞，我們的模擬效果非常好，但是當黑洞相互靠近時，事情就變得復雜了。愛因斯坦的方程是非常非線性的，對強相互作用黑洞的動力學建模是很困難的。
因此，我們所做的模擬并沒有顯示黑洞合并。取而代之的是，他們吸氣直到他們相距大約一秒差距，然后穩定下來。這就是所謂的最終parsec問題。
解決這個問題的一個想法是在混合物中引入暗物質。畢竟，根據標準宇宙模型，冷暗物質幾乎無處不在，因此它很可能在超大質量黑洞的合并中發揮作用。但到目前為止，冷暗物質似乎不是答案。使用它的模擬和單獨的廣義相對論有同樣的最終parsec問題。
在這項新的研究中，研究小組考慮了暗物質的一種變體，稱為模糊暗物質。它類似于標準的冷暗物質，只是它由低質量標量粒子組成。由于這些粒子除了重力之外不會相互作用，它們不會以與常規暗物質完全相同的方式聚集，因此具有更加“模糊”的分布。
模糊暗物質最初被提出來是為了解決矮星系的尖點問題，這是暗物質的一個弱點。在這里，作者表明模糊暗物質可以增加黑洞的軌道衰變率，特別是最大的超大質量黑洞。這可以解釋我們在一些橢圓星系中心觀察到的一些怪物。
但是這項工作并沒有證明模糊暗物質就是解決方案。可以說，吸入黑洞的最后階段的細節仍然有些模糊。需要對超大質量黑洞的直接觀察來證明或排除這個想法。幸運的是，未來的NANOGrav觀測，或者計劃中的LISA引力波天文臺的觀測，應該可以看到這樣的合并。那么我們對宇宙中最大的黑洞是如何合并的理解就不會那么模糊了。