銀河系中心可能是暗物質(zhì)而非黑洞

來源：科技日報

科技日報記者 張佳欣

銀河系中心可能并非傳統(tǒng)意義上的超大質(zhì)量黑洞，而是一團(tuán)能夠產(chǎn)生類似引力效應(yīng)的暗物質(zhì)。一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊提出，由費米子組成的暗物質(zhì)核心，可能同時解釋銀河系中心高速運行的恒星軌道，以及銀河系外圍物質(zhì)的大尺度旋轉(zhuǎn)行為。這項挑戰(zhàn)了主流理論的研究成果發(fā)表于最新一期《皇家天文學(xué)會月刊》。

長期以來，天文學(xué)界普遍認(rèn)為，人馬座A*是一顆位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，其強(qiáng)大引力主導(dǎo)著附近恒星的運動。特別是一組被稱為“S星”的恒星，以每秒數(shù)千公里的速度繞中心運行，其被視為黑洞存在的重要證據(jù)。

然而，新研究提出另一種可能，銀河系中心或許并非單一黑洞，而是由費米子構(gòu)成的致密暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由一個極為緊致、質(zhì)量巨大的核心以及外部廣闊的暗物質(zhì)暈組成，兩者形成一個連續(xù)整體。其中，內(nèi)部致密核心的引力強(qiáng)度足以模擬黑洞，從而解釋S星以及附近被塵埃包裹的G源天體的軌道行為。

團(tuán)隊結(jié)合了歐洲航天局“蓋亞”任務(wù)第三次數(shù)據(jù)發(fā)布的最新觀測結(jié)果。“蓋亞”任務(wù)對銀河系外暈進(jìn)行了精細(xì)測繪，顯示遠(yuǎn)離中心的恒星和氣體運動呈現(xiàn)“開普勒式下降”，即旋轉(zhuǎn)速度隨距離增加而逐漸減慢。團(tuán)隊認(rèn)為，這一現(xiàn)象與其提出的暗物質(zhì)模型相符，并與銀河系中普通物質(zhì)（如盤面和核球）的分布一起，可以解釋整體結(jié)構(gòu)。

阿根廷拉普拉塔天體物理研究所卡洛斯·阿爾圭列斯表示，這是首次有暗物質(zhì)模型能夠同時解釋銀河系中心小尺度現(xiàn)象與星系大尺度結(jié)構(gòu)。該模型并非簡單用暗物質(zhì)替代黑洞，而是認(rèn)為銀河系中心的超大質(zhì)量天體與暗物質(zhì)暈可能是同一種連續(xù)物質(zhì)的不同表現(xiàn)。

此外，研究團(tuán)隊表示，該模型還能重現(xiàn)事件視界望遠(yuǎn)鏡此前拍攝到的人馬座A*的“黑洞陰影”。理論計算顯示，當(dāng)吸積盤照亮致密暗物質(zhì)核心時，其強(qiáng)引力同樣可以彎曲光線，形成中心暗區(qū)與外圍亮環(huán)的結(jié)構(gòu)。

統(tǒng)計比較結(jié)果顯示，目前觀測數(shù)據(jù)仍無法明確區(qū)分黑洞模型與暗物質(zhì)模型。未來，借助甚大望遠(yuǎn)鏡上的GRAVITY干涉儀獲取更高精度觀測，以及尋找黑洞特有的“光子環(huán)”等信號，將成為檢驗這一新理論的關(guān)鍵。

團(tuán)隊表示，如果這一假說得到進(jìn)一步驗證，可能會改變?nèi)祟悓︺y河系中心天體本質(zhì)的理解。