В центре Млечного Пути, как матрёшка в матрёшке, спрятана сверхмассивная чёрная дыра, а вокруг неё — рой звёзд и невидимая оболочка из тёмной материи. Эта оболочка, или «шип», по идее должна быть очень плотной у самого горизонта. Но звёзды и мелкие чёрные дыры, кружащие рядом, могут действовать как ложка в чашке с кофе: перемешивать и разбрасывать частицы. Авторы новой работы решили проверить, насколько сильно эта «ложка» портит шип.
Они взяли данные о настоящих звёздах в центре Галактики — S2 и S38, которые подходят к чёрной дыре на расстояние примерно в 300 раз больше, чем радиус её горизонта. Оказалось, что на таких дистанциях звёзды почти не возмущают тёмную материю. А вот дальше, на расстоянии в 30 000 горизонтов, звёздное скопление действительно выметает частицы, но это слишком далеко от того места, где рождаются гравитационные волны, которые ловят детекторы.
Затем учёные смоделировали историю падений маленьких чёрных дыр массой в 10 Солнц на центральную сверхмассивную дыру. Такие события называются экстремальными массовыми отношениями (EMRI). За 10 миллиардов лет таких падений набралось бы около 60. И даже это не стирает шип: в самой сердцевине, на расстоянии меньше одной десятитысячной горизонта, плотность тёмной материи падает лишь до 82% от первоначальной. Это как если бы вы десять раз проехались пылесосом по ковру, а рисунок остался почти нетронутым.
Результат важен для будущих наблюдений: если шип сохраняется, то он должен слегка менять форму гравитационных волн, которые испускает маленькая чёрная дыра при сближении с гигантом. Космический детектив LISA, который заработает в 2030-х, сможет уловить эти изменения и тем самым «взвесить» невидимую оболочку вокруг чёрной дыры. Так что тёмная материя, возможно, не такая уж и тёмная — просто её нужно слушать, а не разглядывать.
Плотность тёмной материи у горизонта сверхмассивной чёрной дыры может быть в миллион раз выше, чем в среднем по Галактике — как если бы весь воздух в комнате собрался в напёрсток.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетный корабль маскируется под сгусток тёмной материи — возможно, именно такие «шипы» и есть лучшие укрытия во Вселенной.