Свръхмасивната черна дупка на галактиката Млечен път е струпване на тъмна материя?

Ново изследване показва, че свръхмасивната черна дупка в сърцето на Млечния път всъщност е изключително масивна, но компактна група тъмна материя, пише Space.com.

Учените твърдят, че този клъстер би предизвиквал същите гравитационни ефекти, които в момента се приписват на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път - Sagittarius A* (Sgr A*). Това включва бурния и бърз „танц“ на звездите в Галактичния център, при който т.нар. S-звезди обикалят сърцето на нашата галактика със скорости до 67 милиона мили в час (30 000 километра в секунда) — около 10% от скоростта на светлината.

There is so much that we don’t understand about ourselves; our minds, our planet, our solar system. When I first read about Sagittarius A*, the massive black hole that sits in the center of our galaxy, it felt symbolic we seek to understand about ourselves, yet fail to grasp.. pic.twitter.com/mWzXfmTQnw

— Arcade Fire (@arcadefire) May 12, 2022

Според екипа този клъстер от тъмна материя би обяснил и орбитите на обвитите в прах обекти, известни като „G-източници“, разположени в Галактичния център.

Подобна замяна на черна дупка с тъмна материя обаче е възможна, но само ако тъмната материя се състои от ултралеки частици от семейството на фермионите. Това би позволило на плътния клъстер в сърцето на галактиката да формира космическа структура, съответстваща на наблюдаваните характеристики на Галактичния център.

Фермионната тъмна материя, според хипотезата, може да образува структура със свръхплътно и компактно ядро с маса, еквивалентна на 4,6 милиона слънчеви маси — тоест да имитира свръхмасивна черна дупка. Това ядро би било обградено от обширен и дифузен ореол, простиращ се далеч отвъд видимата материя на Млечния път, но действащ като единна структура — конфигурация, която други модели на тъмна материя не могат да възпроизведат.

„Ние не просто заместваме черната дупка с тъмен обект; ние предполагаме следното - свръхмасивният централен обект и ореолът от тъмна материя на галактиката са две проявления на една и съща, непрекъсната субстанция“, каза в изявление членът на екипа Карлос Аргуелес от Института по астрофизика в Ла Плата.

Учени забелязаха най-яркото изригване от свръхмасивна черна дупка

Теорията, предложена от Аргуелес и колегите му, е силно базирана на наблюдения, проведени от мисията за проследяване на звезди Gaia на Европейската космическа агенция, публикувана като част от третото предаване на данни по проекта през юни 2022 г. Gaia позволи на екипа прецизно да картографира въртенето и орбитата на звездите и газа във външния ореол на Млечния път, разкривайки забавяне на кривата на въртене на нашата галактика - така нареченият Кеплеров спад. Екипът смята, че този спад може да бъде обяснен с наблюдавания дифузен външен ореол - ключов елемент от техния модел, който подкрепя фермионния модел на тъмната материя.

Преди обаче да приемем тази теория, трябва да се погледне какво се вижда на изображението на Sagittarius A*. Светещият златен пръстен всъщност е свръхгореща материя, която се върти около това, което се крие в сърцето на Млечния път. Това, което всъщност се вижда не е черна дупка, защото черните дупки са заобиколени от повърхност, улавяща светлината, наречена хоризонт на събитията. Реално, това, което се вижда, е сянката, която хвърля черната дупка. През 2024 г. изследователи демонстрираха, че плътно ядро ​​от фермионна тъмна материя всъщност може да хвърля сянка, подобна на тази, за която става дума в изображението на Sagittarius A*. Ядрото би било невидимо като черна дупка, защото тъмната материя взаимодейства със светлината.

Учени: Вероятно съществуват много повече черни дупки, за които не знаем

Това е ключов момент, казва ръководителят на екипа Валентина Креспи от Института по астрофизика в Ла Плата. „Нашият модел не само обяснява орбитите на звездите и въртенето на галактиката, но е съвместим и с известното изображение на „сянка на черна дупка“. Плътното ядро ​​от тъмна материя може да имитира сянката, защото пречупва светлината толкова силно, създавайки централен мрак, заобиколен от ярък пръстен", допълва тя.

Въпреки че екипът е сравнил статистически своя модел на тъмна материя с приетия модел на свръхмасивна черна дупка в сърцето на Млечния път, и първият е успял да възпроизведе поведението на S-звезди, G-източници, структурата на нашата галактика и сянката на черната дупка, изследователите подчертават, че определено е все още рано за тази теория. Изследването на екипа наистина определя "пътна карта" за бъдещи наблюдения, използващи Много големия телескоп (VLT), за да търсят фотонни пръстени в сърцето на Млечния път, които ще присъстват за Sgr A*, но ще отсъстват, ако централното доминиращо тяло на нашата галактика е плътен струпване на тъмна материя. Очевидно е, че Sgr A* все още не е готова да отстъпи "трона" си в сърцето на Млечния път на тъмната материя.

Изследването на екипа беше публикувано в списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).