الثقب الأسود ليس مجرد فراغ، بل جسم ضخم يلوي الفضاء من حوله. إذا وُجد في سحابة من المادة المظلمة غير المرئية (مادة لا تصدر ضوءًا لكنها تُحَسّ عبر الجاذبية)، فإن سلوكه يتغيّر. في هذا العمل، درس العلماء ثقبًا أسود بشحنة وتصحيحات كمومية، مغمورًا في مثل هذه السحابة.
لقد اكتشفوا كيف يبدو ظلّه — وهو الشكل الداكن على خلفية محيطة ساطعة. الفانوس في ضباب كثيف يعطي صورة مشابهة: الفانوس نفسه لا يُرى، لكن حوله بقعة ضوئية، وفي المنتصف منطقة مظلمة. بالنسبة للثقب الأسود، تعتمد هذه المنطقة على كمية المادة المظلمة حوله. كلما زادت، كبر الظل. شحنة الثقب تؤثر أيضًا، لكن بشكل أضعف، بينما التصحيحات الكمومية تكاد لا تُلاحَظ.
كما درس المؤلفون كيف «يرنّ» الثقب الأسود. بعد اندماج أو اضطراب آخر، يُطلق موجات ثقالية — تموجات في الفضاء تشبه صوت جرس يخفت. تردد هذا الرنين وسرعة اضمحلاله يعتمدان أيضًا بشكل أكبر على المادة المظلمة. من خلال هذه «النغمات» يمكن تحديد كمية المادة المظلمة التي تحيط بالثقب.
أخيرًا، قدّر الباحثون كيف تؤثر المادة المظلمة على تبخّر الثقب الأسود. تنبأ ستيفن هوكينغ أن الثقوب تفقد كتلتها ببطء عبر إشعاع الطاقة. وتبيّن أن سحابة كثيفة من المادة المظلمة تجعل هذا الإشعاع أكثر ندرة — كما لو كانت بطانية تخفف الحرارة.
ظل الثقب الأسود في مركز مجرة M87، الذي صُوّر في عام 2019، يبلغ حجمه حوالي 40 مليار كيلومتر — أي أكبر بعدة مرات من نظامنا الشمسي.
في فيلم «Interstellar»، يظهر ظل الثقب الأسود غارغانتوا بحلقة ضوء ساطعة — وهذه هي الظلال التي يستخدمها العلماء لاختبار نظريات الجاذبية.