في مكان ما في مركز مجرة، يدور ثقب أسود. إنه لا يطفو في الفراغ — بل حوله سرب غير مرئي من جسيمات المادة المظلمة. حتى الآن، كان هذا السرب يُوصف للثقوب الساكنة فقط، لكن في الواقع، الثقوب السوداء تدور دائمًا. ولأول مرة، بنى مؤلفو الدراسة الجديدة صورة موحّدة لثقب أسود دوّار داخل سحابة ذات كثافة عشوائية.
أخذوا حلًا كرويًا بسيطًا و"أداروه" باستخدام خوارزمية نيومان-يانيس. النتيجة كانت ثقبًا أسود يشبه ثقب كير، لكن مع تصحيح للبيئة المحيطة. وهنا ظهر أمر غريب. في الثقب الدوّار العادي، تختبئ في المركز نقطة تفرد — نقطة تنهار عندها قوانين الفيزياء. لكن إذا كان توزيع المادة المظلمة مسطحًا بدرجة كافية (المؤشر γ أقل من أو يساوي 2)، فإن هذه كارثة الانحناء تختفي. يبقى الزمكان أملس حتى في القلب.
بعد ذلك، درس المؤلفون كيف تؤثر المادة المظلمة على طيف التذبذبات حول الثقب. وللقيام بذلك، "وضعوا" بجوار الثقب مجالًا قياسيًا اختباريًا — شيء يشبه خلفية منتشرة من جسيمات خفيفة. واتضح أن سحابة المادة المظلمة تعمل مثل نابض ضاغط: كلما كانت أكثر كثافة أو كان قمتها المركزية أكثر حدة، كلما كانت الجسيمات أكثر ارتباطًا بالثقب وأسرع في فقدان الطاقة.
أبرز تأثير يتعلق بالإشعاع الفائق. يمكن للثقب الدوّار أن يمنح الطاقة للموجات، فيضخمها — مثل أرجوحة تتأرجح بفعل حركاتك. لكن المادة المظلمة تضيّق "النافذة" لهذا التضخيم وتخفض ذروته. الهالة الكثيفة تُخمد الإشعاع الفائق، كما لو كانت كاتمًا للضوضاء. وإذا كان الثقب يسبح في حقل حراري من الجسيمات، فإن كفاءة استخراج الطاقة تنخفض أكثر عند درجات الحرارة المرتفعة والتوزيعات الكثيفة الحادة. سحابة باردة وفضفاضة حول الثقب هي أفضل مساعد لاستخراج الطاقة.
تنبأ ياكوف زيلدوفيتش بالإشعاع الفائق للثقوب السوداء في عام 1971: يمكن لجسم دوّار أن يضخم الموجات الساقطة عليه، مستخلصًا طاقة الدوران. لاختبار هذا التأثير، اقتُرحت تجارب باستخدام أسطوانة دوّارة وموجات صوتية.
في فيلم "Interstellar"، يُظهر الثقب الأسود الهائل Gargantua دون مراعاة تأثير المادة المظلمة — رغم أنها قد تنعّم التفرد وتغيّر شكل الأفق.