Ученые предположили, что центр Млечного Пути питается темной материей
На протяжении многих лет движение звезд вблизи центра Млечного Пути считалось одним из главных доказательств существования сверхмассивной черной дыры. Однако новая работа доктора Валентины Креспи из Института астрофизики Ла-Платы и ее коллег предлагает альтернативное объяснение: наблюдаемые орбиты звезд могут быть вызваны не черной дырой, а сверхплотным ядром из самогравитирующей фермионной темной материи.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ученые считают, что в центре Галактики может находиться компактный объект, способный создавать столь же мощное гравитационное поле, как и черная дыра, но при этом имеющий иную природу.
Согласно традиционной теории, за движение так называемых S-звезд отвечает Стрелец A* — сверхмассивная черная дыра, вокруг которой звезды вращаются со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Однако команда Креспи утверждает, что такие же эффекты могла бы создать темная материя, состоящая из фермионов — легких субатомных частиц, способных образовывать плотные структуры под действием собственной гравитации.
В рамках модели предполагается существование сверхплотного центрального ядра, окруженного рассеянным внешним гало. Вместе они формируют единую структуру, которая может одновременно объяснить как орбиты звезд возле центра, так и особенности вращения всей Галактики. Помимо S-звезд, модель учитывает траектории объектов, окутанных пылью, известных как G-источники, которые также находятся вблизи ядра Млечного Пути.
Особую роль в исследовании сыграли данные европейской миссии Gaia DR3, позволившие детально изучить кривую вращения внешнего гало. Астрономы отметили замедление вращения, известное как кеплерово замедление, которое согласуется с существованием внешнего гало темной материи. При этом ученые подчеркивают, что фермионная модель предсказывает более компактную и плотную структуру гало по сравнению с классическими теориями холодной темной материи.
Соавтор исследования доктор Карлос Аргуэльес заявил, что впервые одна модель смогла объединить столь разные масштабы — от поведения объектов у центра Галактики до движения вещества в ее внешних областях. По словам ученого, в данном случае речь идет не о простой замене черной дыры «темным объектом», а о предположении, что центральное ядро и гало темной материи являются проявлениями одной и той же субстанции.
Авторы также напомнили о результатах исследования 2024 года, где было показано, что плотное ядро темной материи при наличии аккреционного диска способно формировать «тень», напоминающую изображение, полученное коллаборацией телескопа «Горизонт событий» для Стрельца A*. Ученые считают, что сильное преломление света вблизи такого ядра может создавать темную область в центре, окруженную ярким кольцом, визуально схожую с тенью черной дыры.
Команда провела статистическое сравнение фермионной модели и традиционного сценария со сверхмассивной черной дырой. Результаты показали, что имеющихся данных пока недостаточно, чтобы однозначно исключить одну из версий. Однако модель темной материи дает единое объяснение сразу нескольким наблюдениям — орбитам звезд в центре, структуре гало и характеру вращения Млечного Пути.
Исследователи отмечают, что ключевым шагом станет получение более точных данных с помощью интерферометра GRAVITY на Очень большом телескопе ESO в Чили. Также важным тестом может стать поиск фотонных колец — специфической особенности черных дыр, которая, по мнению ученых, должна отсутствовать в сценарии с ядром из темной материи. Авторы считают, что дальнейшие наблюдения могут серьезно изменить представления о природе объекта в центре нашей Галактики, пишет Вокруг Света.