В центре галактики сидит сверхмассивная чёрная дыра, а вокруг неё раскинулось огромное разреженное облако тёмной материи. Оно не светится, не греет, но своей тяжестью искривляет пространство и меняет правила игры для всего, что крутится рядом.

Авторы работы построили модель, где чёрная дыра погружена в такое облако — его называют гало, — и посмотрели, как меняются орбиты. Оказалось, что с ростом размера облака самые важные круговые орбиты сначала сжимаются, а потом снова расширяются. Это похоже на качели: то притяжение сильнее, то слабее. А вот момент вращения падает всегда — как будто облако отбирает у частиц «запас хода».

Дальше — больше. Когда в такую дыру по спирали падает маленький компактный объект (например, другая чёрная дыра звёздной массы), он излучает гравитационные волны. Моделирование показало: если менять размер облака, волны заметно расходятся по фазе — сигнал задерживается. А если менять только общую массу облака, сигнал почти не меняется, пока масса не станет сравнимой с массой самой дыры. Это как если бы вы слушали эхо в горах: форма долины важнее, чем плотность воздуха.

Значит, в будущем детекторы вроде космической обсерватории LISA смогут не просто ловить «звук» падающих тел, но и различать, насколько рыхлое или плотное невидимое гало окружает чёрную дыру. А это — прямой путь к карте тёмной материи в самом сердце галактик.