天文学家使用一种称为回声映射的技术，检测到超大质量黑洞的迹象，例如位于银河系中心的宇宙巨人——人马座A*（Sgr A*），被稠密的暗物质云和团簇包围。这项研究可能会让我们对这种神秘物质和超大质量黑洞周围的环境有更多了解。暗物质是宇宙中最神秘的东西，其质量是普通物质的五倍——但因为它不与电磁辐射相互作用，包括我们用来观察的光，所以它实际上是看不见的。科学家们唯一可以推测出暗物质存在的方法是通过其与引力的相互作用，以及这种相互作用对由传统物质如恒星构成的物体的影响。例如，暗物质的引力效应使得位于星系边缘的恒星以更大的速度旋转，而不会被带出，因为可见物质所允许的速度。该团队决定测试暗物质在星系中心的引力影响，这些环境被超大质量黑洞主导，这些黑洞的质量可能是太阳的数百万甚至数十亿倍。超大质量黑洞周围的普通物质通常非常明显，尤其是当它从一个被称为吸积盘的扁平云中旋转进入这些宇宙巨人的肚子时。这是因为这些黑洞的引力影响产生了巨量摩擦，使它们发光。然而，这对暗物质不起作用；它无法感受摩擦，因为它不会与自身或普通物质相互作用，也不会发光，因为它不吸收或发出光。显然，暗物质即使在使用最先进的望远镜，例如事件视界望远镜（EHT），也无法在超大质量黑洞周围被探测到，后者捕捉到了围绕Sgr A*和更遥远的统治星系梅西耶87（M87）的超大质量黑洞的发光物质环。在讨论在超大质量黑洞周围探测暗物质的问题时，维吉尼亚理工大学（Virginia Tech）的物理研究生Mayank Sharma想出了一个有趣的解决方案。“我们实际上可以使用一个天文学中的技术来测试这个预测，通过寻找光的回声来测量周围气体的距离，”Sharma在一份声明中说。Sharma所指的技术是“回响映射”，它已成为确定黑洞质量的可靠方法。暗物质的回声回响映射基于这样的事实：当物质落入黑洞时，它会释放出一阵能量，使它所来源的吸积盘脉动。这束光从吸积盘传播到黑洞更广阔环境中的气体。这些气体吸收这束光并也脉动，第二次脉动作为第一次的回声。因为我们知道光的速度，当天文学家看到第一次光脉动和它的回声时，他们可以利用脉动之间的时间来估算黑洞与其环境边缘气体之间的距离。黑洞的大小和它与外部气体云之间的距离可以用来确定其质量，也可以用来确定聚集在它周围的暗物质的质量。该团队将他们的方法应用于14个不同的星系，在五个案例中发现，质量在离中心黑洞远离时增加，这种增加无法仅通过可见物质解释。尽管这项研究的早期成功，距离证明超大质量黑洞确实是暗物质聚集地仍然相距甚远。团队的发现为对宇宙最神秘物质及其最神秘区域的调查指明了一个有趣的前进方向。“这些星系确实显示出额外物质的迹象，这些物质不能仅通过超大质量黑洞来解释，”Sharma说。“前景令人兴奋。”该团队的研究发表在《物理评论D》期刊上。Robert Lea是一名来自英国的科学记者，其文章已发表在《物理世界》、《新科学家》、《天文学杂志》、《太空常识》、《新闻周刊》和ZME科学上。他还为Elsevier和《欧洲物理学杂志》撰写关于科学传播的文章。Rob拥有英国开放大学的物理和天文学学士学位。请在Twitter上关注他 @sciencef1rst。