Чёрная дыра — не идеальный космический пылесос, а динамический объект, окружённый сложной средой из частиц и полей, которая влияет на её эволюцию. В новом исследовании астрофизики смоделировали поведение массивного векторного поля — гипотетической формы тёмной материи, состоящей из частиц с ненулевым спином, — в окрестности вращающейся чёрной дыры. Это поле можно представить как своеобразный океан, волны которого непрерывно омывают берег горизонта событий — границу, за которую не возвращается даже свет.

Расчёты показали, что вокруг дыры формируется плотный «шип» — область с повышенной концентрацией поля, плотность которого убывает с расстоянием по степенному закону $r^{-3/2}$. Это напоминает скопление пены у кромки водоворота: поле «налипает» на чёрную дыру, но не поглощается сразу. Вращение пространства-времени, вызванное моментом импульса дыры, почти не искажает этот шип, за исключением области вблизи эргосферы — зоны, где само пространство увлекается вращением со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Однако самый неожиданный эффект проявился в режиме сверхизлучения: когда волна векторного поля вращается в том же направлении, что и чёрная дыра, она начинает вытягивать из неё энергию и момент импульса, подобно тому как серфингист черпает энергию из океанской волны.

Для очень лёгких частиц векторного поля эффект сверхизлучения ослабевает, и чёрная дыра растёт за счёт аккреции окружающего вещества — до сотни солнечных масс в год. Эти количественные оценки важны: они демонстрируют, что взаимодействие чёрной дыры и тёмной материи — это не одностороннее поглощение, а сложный «танец», в котором дыра может терять массу. В перспективе такие модели помогут объяснить, почему некоторые сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик выглядят «голодными» — то есть растут медленнее, чем предсказывает классическая теория аккреции.