一個致密的暗物質核？

AI生成的銀河系圖，描繪了銀河系中心附近以近相對論速度圍繞暗物質致密核心運行的恒星。暗物質核心論也能解釋銀河系外圍恒星運行速度過快的異常現(xiàn)象。

Valentina Crespi / Royal Astronomical Society

銀河系中心可能沒有超大質量黑洞，而是存在著一個致密的暗物質核。

2月5日，《英國皇家天文學會月刊》上的一篇論文指出，根據(jù)歐空局蓋亞探測器的最新數(shù)據(jù)，銀河系中心附近和銀河系外圍的恒星運行軌道之間存在相關性，而這可以用一個新的模型加以解釋。

一般認為，銀河系中心存在一個超大質量黑洞，是其擁有的強引力場，導致了距離銀河系中心僅數(shù)光時的恒星以一種獨特的方式高速運行。但是根據(jù)新模型，同樣的引力效應，也可以用銀河系中心存在一個神秘的巨型暗物質團塊來解釋。不僅如此，該模型還可解釋銀河系整體過快的自轉特性。

銀河系中心附近存在一組特殊的恒星。這些被稱為“S星（S-stars）”的恒星會以極高的速度圍繞一個共同的質心運行。天文學家認為這是因為銀河系中心存在一個名為“人馬座A*”的超大質量黑洞。這個黑洞的質量大約相當于430萬個太陽。

但是一個以阿根廷拉普拉塔天體物理學研究所Valentina Crespi為首的國際科研團隊，近日拋出了一個新觀點。他們認為，由一種特殊的“費米子（Fermions）”構成的暗物質，能夠形成一種獨特的宇宙結構。這種結構能夠產生與我們在銀河系中心方向觀測所得相同的現(xiàn)象。

研究人員稱，這種特殊類型的暗物質會形成一個包裹在巨大彌散暈中的超致密內核，其整體表現(xiàn)就像一個單一實體，但并不會坍縮形成黑洞。不過其產生的引力效應很容易和黑洞相混淆。

“費米子暗物質”模型不但能夠解釋S星的軌道特征，還能解釋同樣存在于該區(qū)域的另一種被塵埃包裹的神秘天體——“G源（G-sources）”。

歐空局蓋亞探測器在DR3任務期間采集的最新數(shù)據(jù)為研究提供了重要幫助。在這次任務期間，蓋亞對銀河系外圍銀暈的自轉曲線進行了精確測繪，揭示了這些遠離銀心的恒星和氣體的運行特征。

蓋亞觀測到了銀河系自轉曲線中的減速現(xiàn)象，也就是所謂的“開普勒衰減（Keplerian Decline）”。研究人員稱，新的暗物質模型可以解釋這一現(xiàn)象。

研究人員稱，在傳統(tǒng)“冷暗物質（Cold Dark Matter）”模型中，暗物質暈傾向于擴散；但在“費米子暗物質”模型中，暈的結構更為緊密。

研究人員表示，這是有史以來人們第一次成功地用暗物質模型將不同尺度上的現(xiàn)象聯(lián)系起來。其結果不僅意味著隱藏在銀河系中心的可能不是黑洞，是另一種黑暗的天體；還暗示星系中心的超大質量天體和星系的暗物質暈，可能是同一種東西的兩種表現(xiàn)。

最為關鍵的是，該模型已經通過了一項重要測試。研究結果表明，在吸積盤照射下，這個致密暗物質核產生的投影，與之前“視界望遠鏡”拍到的“人馬座A*”投影驚人地相似。這是因為在“費米子暗物質”模型框架下形成的致密暗物質核，對光線也有極強的彎曲作用，從而也能夠形成一個被亮環(huán)環(huán)繞的黑暗中心。

參考

The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter

https://academic.oup.com/mnras/article/546/1/staf1854/8431112