Темна матерія замість чорної діри: нова модель Галактики

У центрі Чумацького Шляху може перебувати не класична надмасивна чорна діра, а надщільне ядро з «темної матерії», здатне відтворювати той самий гравітаційний ефект.

Художнє зображення Чумацького Шляху, де найглибші зірки рухаються з близькими до релятивістських швидкостей (визначених як швидкості, що становлять значну частку швидкості світла, яку зазвичай вважають 10% або більше) навколо щільного ядра темної матерії, без чорної діри в центрі. На більших відстанях гало-частина того ж невидимого розподілу темної матерії продовжує формувати рух зірок на околицях нашої галактики, відстежуючи характерну криву обертання. Авторство: Валентина Креспі та ін. Тип ліцензії: Атрибуція (CC BY 4.0)

Астрономи припускають, що замість об’єкта Стрілець A* у серці галактики існує компактний згусток «темної матерії». Ця речовина, яка становить більшу частину маси Всесвіту, могла б пояснити як швидкі орбіти S-зірок поблизу центру, так і повільніше обертання матерії на периферії галактики. Одна структура могла б узгодити явища на радикально різних масштабах.

Дослідження, опубліковане в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, пропонує модель ферміонної темної матерії. Йдеться про «ферміони», тобто легкі субатомні частинки, здатні формувати надщільне ядро з протяжним дифузним ореолом. Внутрішня частина такого утворення могла б імітувати гравітацію чорної діри. Це дозволяє відтворити спостережувані орбіти S-зірок і G-джерел.

Важливу роль у перевірці моделі відіграли дані місії Gaia DR3 Європейського космічного агентства. Вони показали «кеплерівський спад» кривої обертання на околицях Чумацького Шляху. Автори стверджують, що така поведінка узгоджується з компактнішим ореолом ферміонної темної матерії. Це відрізняє модель від стандартних гало холодної темної матерії.

Доктор Карлос Аргуельєс зазначає: «Ми вперше поєднали центральний об’єкт і гало галактики як прояви однієї речовини». Такий підхід не просто замінює чорну діру альтернативним об’єктом. Він пропонує єдину фізичну інтерпретацію для всієї галактичної структури. Це суттєвий концептуальний зсув.

Особливо показовим є порівняння з даними Event Horizon Telescope. Попередня робота показала, що щільне ядро темної матерії може створювати «тінь», подібну до тієї, яку EHT зафіксував для Sgr A*. Валентина Креспі пояснює: «Ядро сильно заломлює світло, утворюючи темний центр з яскравим кільцем». Це означає, що сама тінь не є унікальною ознакою чорної діри.

Статистичне порівняння двох сценаріїв — чорної діри та темної матерії — показало, що наявні дані ще не дозволяють остаточно відрізнити їх. Проте модель темної матерії краще узгоджує центральні та периферійні спостереження. Подальші вимірювання з інструментом GRAVITY і пошук «фотонних кілець» можуть стати вирішальними.

Таким чином, новий сценарій ставить під сумнів класичне уявлення про космічний об’єкт у центрі Чумацького Шляху. Він відкриває можливість, що «темне серце» галактики має іншу, ще глибше приховану природу.