В центре Млечного Пути может быть ядро темной материи, а не черная дыра – новое предположение ученых.

Новости МирТесен

Международная группа астрофизиков представила смелую гипотезу, которая ставит под сомнение устоявшиеся представления о центре нашей Галактики. Новое исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предполагает, что гравитационным фактором, определяющим как быстрые орбиты звезд в центре Млечного Пути, так и вращение его внешнего гало, может быть не сверхмассивная черная дыра, а экзотическое ядро, состоящее из фермионной темной материи. Эта невидимая субстанция, формирующая значительную часть массы Вселенной, потенциально может образовывать единую сверхплотную структуру, протянувшуюся от центральной области к периферии галактики.

Сотрудники Института астрофизики Ла-Платы (Аргентина), Международного центра релятивистской астрофизики и Национального института астрофизики (Италия), Исследовательской группы по теории относительности и гравитации в Колумбии и Физического института Кельнского университета (Германия) разработали модель, позволяющую последовательно интерпретировать данные, полученные при изучении явлений, протекающих в разных масштабах. В частности, она объясняет необычное движение S-звезд, вращающихся вблизи центра галактики на расстоянии нескольких световых часов, а также информацию о кривой вращения Млечного Пути, в особенности о замедлении ее вращения во внешних областях, полученную с беспрецедентной точностью в рамках миссии GAIA DR3 Европейского космического агентства.

Обычно эти процессы связывают с наличием черной дыры Стрелец А* массой около четырех миллионов солнц, тень которой была запечатлена консорциумом Event Horizon Telescope. Однако новая модель предполагает, что гало из легких фермионов — субатомных частиц, подобных нейтрино или их темным аналогам, — способно формировать ультраплотное компактное ядро, окруженное обширным диффузным ореолом. Гравитация такого сверхконцентрированного внутреннего ядра может воспроизводить воздействие черной дыры на близкие к центру объекты, в то время как глобальная структура гало объясняет крупномасштабную динамику галактики.

Решающим фактором оказалось соответствие модели данным GAIA, демонстрирующим кеплеровский спад – типичное замедление орбитальной скорости звезд во внешнем гало. Уникальное, сжатое распределение массы в фермионной модели, в отличие от более протяженных, традиционных гало, состоящих из холодной темной материи, позволяет с высокой точностью воссоздать наблюдаемую кривую вращения. По словам одного из соавторов исследования, доктора Карлоса Аргуэльеса, впервые модель темной материи смогла объединить столь разнообразные данные, сопоставив информацию о вращении галактики и орбитах центральных звезд. Исследователи акцентируют внимание на том, что они не предлагают заменить черную дыру темным объектом, а рассматривают сверхмассивный центральный объект и гало темной материи как два аспекта единой, непрерывной субстанции.

Гипотеза нашла поддержку из-за результатов более раннего исследования. Оно показало, что плотное ядро темной материи, подсвеченное аккреционным диском, может отбрасывать тень. Эта тень визуально ничем не отличается от изображения, полученного телескопом Event Horizon для Стрельца А*. Модель не только объясняет динамику, но и согласуется с известным снимком «тени черной дыры». По словам ведущего автора Валентины Креспи, сверхплотное ядро темной материи может имитировать тень благодаря сильному гравитационному линзированию света. В результате создается центральная темнота в окружении яркого кольца.

Статистический анализ, проведенный на основе доступных данных о S-звездах, не позволяет с уверенностью различить классический сценарий, предполагающий наличие черной дыры, и модель с фермионной темной материей. Тем не менее, последняя предлагает унифицированную теоретическую основу, способную объяснить широкий спектр явлений: от свойств звезд и источников G в центре галактики до ее общей динамики. Ученые подчеркивают, что окончательный вывод можно будет сделать только после проведения наблюдений с использованием высокоточных приборов, например, интерферометра GRAVITY на Очень Большом Телескопе в Чили. Ключевым тестом может стать поиск специфического признака — вторичных и третичных фотонных колец, которые являются характерной особенностью физики горизонта событий черной дыры и не должны наблюдаться в случае ядра темной материи. Результаты этой способны кардинально изменить наше понимание невидимого гравитационного исполина, правящего в сердце Млечного Пути.