Десятиліттями вчені вважали, що в центрі Чумацького Шляху знаходиться надмасивна чорна діра, Стрілець A, відповідальна за швидке обертання найближчих зірок. Однак нове дослідження пропонує альтернативу: надщільне ядро з ферміонної темної матерії * може пояснити той самий спостережуваний рух зірок, потенційно змінюючи наше розуміння галактичних центрів.
Альтернатива чорним дірам
Дослідження під керівництвом доктора Валентини Креспі з Інституту астрофізики Ла-Плати припускає, що замість чорної діри унікальна космічна структура, утворена самогравітаційною темною матерією ферміонів, може імітувати спостережувані гравітаційні ефекти в центрі Чумацького Шляху. Це означає, що високошвидкісні орбіти зірок S-класу — зірок, які обертаються навколо Стрільця A* зі швидкістю тисячі кілометрів на секунду — можна пояснити, не посилаючись на сингулярність.
Модель передбачає, що це ядро темної матерії буде надзвичайно компактним і масивним, виявляючи гравітаційне тяжіння, яке неможливо відрізнити від чорної діри. Це не просто припущення; Розрахунки команди також враховують орбіти затемнених пилом об’єктів, відомих як G-джерела, які також скупчуються поблизу галактичного центру.
З’єднання масштабів: від галактичного ядра до зовнішнього гало
Що вирізняє це дослідження, так це його здатність пов’язувати спостереження в дуже різних масштабах. Останні дані місії Gaia DR3 Європейського космічного агентства дали зображення зовнішнього ореолу Чумацького Шляху, виявивши уповільнення його кривої обертання (кеплерівський розпад). Розроблена командою ферміонна модель темної матерії точно відтворює цю поведінку, на відміну від традиційних моделей темної матерії.
Це критично, оскільки вважається, що звичайні ореоли темної матерії мають довгий витягнутий хвіст. Ферміонна темна матерія, однак, утворює більш щільну структуру, що призводить до більш компактного гало, яке відповідає спостереженням.
«Це перший випадок, коли модель темної матерії успішно інтегрувала ці дуже різні масштаби та орбіти різних об’єктів, включаючи сучасну криву обертання та дані центральної зірки», — сказав доктор Карлос Аргуеллес, один із співавторів дослідження.
Відповідає зображенням чорної діри?
Наслідки не обмежуються орбітальною механікою. Команда виявила, що їх модель ядра темної матерії може навіть пояснити «тінь», яку зафіксував телескоп Event Horizon Telescope (EHT) для Стрільця A*. Щільне ядро темної матерії вигинає світло настільки сильно, що може імітувати темну центральну область, оточену яскравим кільцем, як на EHT-зображенні чорної діри.
Майбутні випробування та наслідки
Хоча поточні дані не можуть остаточно виключити наявність чорної діри, модель темної матерії забезпечує єдину структуру для галактичного центру, враховуючи як орбіти зірок, так і спостережувану тінь. Майбутні спостереження за допомогою таких інструментів, як інтерферометр GRAVITY, будуть критично важливі для перевірки цих прогнозів.
Зокрема, вчені шукатимуть фотонні кільця, ключову особливість чорних дір, які не існуватимуть навколо запропонованого ядра темної матерії. Якщо це відкриття буде підтверджено, це принципово змінить наше розуміння сил, що керують галактичними центрами, і самої природи темної матерії.
Дослідження було опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
