Що, якщо Серце Чумацького Шляху насправді не є чорною дірою, як ми думали?

Анімація периапсису S2. (ESO/М. Корнмессер)

Ми начебто сприймаємо як належне, що існує надмасивність Чорна діра у центрі галактики Чумацький Шлях, але ми не можемо поїхати туди й перевірити. Що, якщо щось інше насправді ховається в цьому брудному, курному регіоні?

Ми частково робимо висновок про наявність і властивості надмасивної діри під назвою Стрілець A* (Sgr A*) на основі гравітаційного впливу, який вона справляє на інші об’єкти, як-от екстремальні орбіти об’єктів, наприклад зірок, навколо цього галактичного центру… але що, якщо ми помиляємося ?

А якщо це зовсім не чорна діра? А якщо це ядро темна матерія ? Згідно з новим захоплюючим дослідженням, спостережувані орбіти центру галактики, а також орбітальні швидкості в зовнішніх регіонах галактики, можливо, було б легше пояснити, якби це було ядро ​​темної матерії в серці галактики. , а не чорна діра.



Папір прийнято Листи MNRAS , і наразі доступний на сервері препринтів arXiv . Але спочатку ось невелика довідка про те, звідки походить ця дика гіпотеза.

Протягом останніх двох десятиліть орбіта зірки під назвою S2 була предметом інтенсивного вивчення. Він знаходиться на 16-річній орбіті навколо галактичного центру, довгої еліптичної петлі, яка служила ідеальною лабораторією для одного з найекстремальніших випробувань загальна теорія відносності на сьогоднішній день.

У попередніх дослідженнях, дві окремі команди показав, що Мало того, що теорія відносності витримала просторово-часове середовище галактичного центру, але результати також узгоджувалися з надмасивною чорною дірою, маса якої в 4 мільйони разів перевищує масу Сонця.

Потім з'явився об'єкт під назвою G2 . Також на довгій еліптичній орбіті G2 зробив щось дивне, коли в 2014 році обійшов свій периапсис, точку на своїй орбіті, найближчу до передбачуваної чорної діри. Він перетворився зі звичайного компактного об’єкта на щось довге та витягнуте, а потім знову зменшився до компактного об’єкта.

Це було справді дивно, і природа G2 досі невідома. Але як би там не було, рух об'єкта слідує за періапсисом здається, демонструє опір - яка, на думку групи астрофізиків під керівництвом Едуара Антоніо Бесерра-Вергара з Міжнародного центру релятивістської астрофізики зі штаб-квартирою в Італії, не зовсім узгоджується з моделлю чорної діри.

Дослідники показали минулого року що S2 і G2 узгоджуються з іншою моделлю, навіть з тим дивним рухом після періапсису: темна матерія ферміони , які вони називають «darkninos», з досить світлою масою, щоб вони не побачили, як вони колапсують у чорну діру, доки їх не буде принаймні в 100 разів більше.

Це дозволило б йому все ще висіти як величезна щільна пляма в центрі Чумацького Шляху та бути оточеним дифузним туманом до його країв і в межах галактики.

S2 і G2 не єдині об'єкти, що обертаються навколо галактичного центру. Тож тепер дослідники розширили свою модель до 17 найкраще охарактеризованих зірок, які обертаються навколо галактичного центру, відомих як S-зірки, і ви ніколи не здогадаєтеся, що вони знайшли.

Так, їхній аналіз теж підходить. Згідно з їхніми розрахунками, у центрі галактики може бути щільна пляма темної матерії, яка розріджується до дифузної концентрації на околиці галактики.

Як у нас повідомлялося раніше , темна матерія, безсумнівно, є однією з найбільших загадок Всесвіту, яким ми його знаємо. Це ім’я, яке ми даємо таємничій масі, відповідальній за гравітаційні ефекти, які неможливо пояснити тим, що ми можемо виявити іншими засобами – звичайною матерією, такою як зірки, пил і галактики.

Наприклад, галактики обертаються набагато швидше, ніж мали б, якби на них просто гравітаційно впливала звичайна речовина в них; гравітаційне лінзування - викривлення простору-часу навколо масивних об'єктів - набагато сильніше, ніж повинно бути. Що б не створювало цю додаткову гравітацію, ми не можемо безпосередньо виявити.

Ми знаємо це лише за гравітаційним ефектом, який він справляє на інші об’єкти… звучить знайомо? Але активні галактичні ядра, такі як Найфотогенічніша надмасивна чорна діра Всесвіту, M87* (приблизно в 6,5 мільярдів разів більше маси Сонця), здаються набагато більш узгодженими з моделлю чорної діри.

Команда припускає, що при перевищенні критичної маси згусток темної матерії може гравітаційно колапсувати в надмасивну чорну діру. Це може допомогти пояснити, наскільки надмасивний чорні діри існувати в першу чергу, оскільки ми поняття не маємо як вони стають такими великими - і точно не як так багато з них з'являються в ранньому Всесвіті , перш ніж вони повинні були встигнути сформуватися.

Приблизно 80 відсотків матерії у Всесвіті вважається темною матерією. Немає достатньої кількості чорних дір, надмасивних чи інших, щоб пояснити всю цю темну матерію, але команда не припускає, що це все, де є всі речі. Швидше, їхній підхід пропонує кандидат на темну матерію, який також може допомогти пояснити існування надмасивних чорних дір.

Майбутній аналіз, який або погоджується з їхніми висновками, або вирівнює їх, може лише допомогти обмежити ці явища, зрештою наблизивши нас до істини.

Дослідження прийнято Листи MNRAS , і доступний на arXiv .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.