هيكل الجاذبية غير المرئي يمنع المجرات من التمزق. هذه هي المادة المظلمة — مادة لا تصدر ضوءًا ولا تتفاعل تقريبًا مع المادة العادية إلا عبر الجاذبية. لطالما اختلف علماء الفيزياء الفلكية حول طبيعتها. في دراسة جديدة، اختبروا ثلاثة مرشحين رئيسيين: سائل مثالي متباين الخواص (وسط يعتمد فيه الضغط على الاتجاه)، وسط متجانس بضغط ثابت، ومكثف بوز-أينشتاين — حالة درجات حرارة منخفضة للغاية حيث تتصرف الجسيمات كموجة كمومية واحدة، مع معادلة حالة معقدة.

كل نموذج يغلف الثقب الأسود بطريقته الخاصة، مما يغير مجال جاذبيته. حسب المؤلفون كيف تتغير المدارات الرئيسية: أفق الحدث — الحدود التي لا يعود الضوء من بعدها؛ كرة الفوتون — نصف القطر الذي تتحرك فيه الفوتونات في دائرة؛ والظل — ذلك الشكل المظلم الذي صوره تلسكوب أفق الحدث في عام 2019.

المقارنة مع الصورة الحقيقية لظل الثقب الأسود الهائل في مجرة M87* أعطت قيودًا صارمة. نموذج الضغط الثابت نجا فقط في نطاق ضيق من المعاملات، وأظهر مكثف بوز-أينشتاين انحرافات سلسة عن الصورة الكلاسيكية، بينما لم يختلف السائل متباين الخواص تقريبًا عن الثقب الأسود العادي بدون مادة مظلمة. هكذا تصبح هندسة الزمكان المنحني أداة لفرز الفرضيات حول المادة غير المرئية.