Новое исследование предполагает, что сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути на самом деле может быть колоссально массивным, но компактным сгустком темной материи.
Ученые утверждают, что этот сгусток оказывал бы то же гравитационное воздействие, которое в настоящее время приписывают сверхмассивной черной дыре Стрелец A* (Sgr A*). Это объясняло бы и стремительный, неистовый танец звезд в Галактическом Центре, где так называемые «S-звезды» носятся вокруг компактного сердца нашей галактики со скоростью до 67 миллионов миль в час (30 000 километров в секунду). Для контекста: это около 10% от скорости света. Команда исследователей полагает, что такой сгусток темной материи также объяснил бы орбиты окутанных пылью тел, известных как «G-источники», расположенных в Галактическом Центре.
Однако подобная замена черной дыры на темную материю работает только в том случае, если темная материя состоит из сверхлегких частиц, принадлежащих к семейству «фермионов». Это наделило бы плотный кластер в сердце галактики способностью формировать космическую структуру, соответствующую наблюдаемым характеристикам Галактического Центра.
Исследовательская группа утверждает, что фермионная темная материя способна образовывать структуру, состоящую из сверхплотного, компактного ядра с такой огромной массой, что оно имитирует сверхмассивную черную дыру массой, эквивалентной 4,6 миллионам Солнц. Это ядро было бы окружено обширным и диффузным гало, простирающимся далеко за пределы видимой материи Млечного Пути, но функционирующим как единое целое. Такую структуру не могут воспроизвести другие модели темной материи.
«Мы не просто заменяем черную дыру темным объектом; мы предполагаем, что сверхмассивный центральный объект и гало темной материи галактики — это два проявления одного и того же непрерывного вещества», — заявил в своем сообщении участник команды Карлос Аргюэльес из Института астрофизики Ла-Платы.
Увидеть — значит поверить… Но что именно мы видим?
Теория, предложенная Аргюэльесом и его коллегами, во многом основана на наблюдениях, проведенных европейской миссией по картографированию звезд Gaia, данные которой были опубликованы в рамках третьего релиза информации в июне 2022 года.
Gaia позволила команде точно нанести на карту вращение и орбиты звезд и газа во внешнем гало Млечного Пути, выявив замедление кривой вращения нашей галактики: так называемый кеплеровский спад. Исследователи считают, что кеплеровский спад можно объяснить диффузным внешним гало, которое они обнаружили. Это фактор, учитываемый в их модели и, как мы теперь знаем, поддерживающий фермионную модель темной материи.
В стандартной модели космологии, также известной как модель Лямбда-CDM (наилучшее из имеющихся у нас описаний Вселенной), темная материя является «холодной», что означает, что ее частицы движутся со скоростями значительно ниже скорости света.
Холодная темная материя формирует протяженный хвост гало, который с трудом объясняет замедление, обнаруженное Gaia. Фермионная модель, напротив, предсказывает более плотный и компактный хвост гало, который как раз и мог бы вызывать кеплеровский спад. Помните: в модели с Sgr A* темная материя в центре Млечного Пути не связана в единую структуру с внешним гало, и, следовательно, такой хвост в этой модели отсутствует.
«Это первый случай, когда модель темной материи успешно объединила столь различные масштабы и орбиты множества объектов, включая современные данные по кривой вращения и движению центральных звезд», — отметил Аргюэльес.
Пока всё складывается неплохо. Теория о том, что в центре нашей галактики может находиться сгусток темной материи, а не черная дыра, выглядит довольно правдоподобно. Однако в этой комнате есть слон массой в 4,6 миллиона солнц: а именно, изображение Sgr A*, полученное телескопом Event Horizon (EHT) и обнародованное в мае 2022 года. Но команда утверждает, что их модель фермионной темной материи способна объяснить и это.
Прежде чем углубляться в это объяснение, стоит задуматься: что мы на самом деле видим на снимке EHT, который все мы сейчас считаем изображением Sgr A*?
Светящееся золотистое кольцо на этом изображении — на самом деле раскаленная добела материя, несущаяся вокруг того, что скрывается в сердце Млечного Пути. На самом деле мы видим на этом снимке вовсе не черную дыру, что понятно, ведь черные дыры окружены ловушкой для света — горизонтом событий; мы не можем напрямую увидеть Sgr A*. Мы можем видеть лишь тень, которую отбрасывает черная дыра.
Однако в 2024 году исследователи продемонстрировали, что плотное ядро из фермионной темной материи на самом деле может отбрасывать тень, подобную той, что видна на изображении EHT. Это ядро было бы невидимым, как и черная дыра, поскольку темная материя, как известно, не взаимодействует со светом.
«Это поворотный момент, — заявила руководитель группы Валентина Креспи из Института астрофизики Ла-Платы. — Наша модель не только объясняет орбиты звезд и вращение галактики, но и согласуется со знаменитым изображением „тени черной дыры“. Плотное ядро из темной материи способно имитировать тень, потому что оно так сильно искривляет свет, создавая центральную темную область, окруженную ярким кольцом».
Хотя команда статистически сравнила свою модель темной материи с общепринятой моделью сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, и первая смогла воспроизвести поведение S-звезд, G-источников, структуру нашей галактики и тень черной дыры, исследователи подчеркивают, что для этой теории, безусловно, еще слишком рано.
Тем не менее, работа исследователей закладывает основу для будущих наблюдений с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) с целью поиска фотонных колец в центре Млечного Пути. Такие кольца присутствовали бы в случае Sgr A*, но отсутствовали бы, если бы доминирующим телом в центре нашей галактики был плотный сгусток темной материи.
Очевидно, Sgr A* пока не готова уступить свой трон темной материи в сердце Млечного Пути.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий