Темная материя снова оказалась в центре внимания — и на этот раз буквально. Ученые предположили, что загадочный объект в сердце Млечного Пути, который мы привыкли считать сверхмассивной черной дырой, может иметь совсем иную природу. Речь идет о Стрельце A* - мощнейшем гравитационном "якоре" нашей галактики. Новая работа предлагает объяснение, способное изменить привычную картину устройства космоса. Об этом сообщает Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
По данным исследователей, Стрелец A* может быть не черной дырой, а сверхплотной концентрацией темной материи — невидимой субстанции, которая не излучает свет, но проявляет себя через гравитацию. При этом темная материя, по современным оценкам, составляет большую часть массы Вселенной.
Если гипотеза подтвердится, она может объяснить сразу два наблюдаемых явления: стремительное движение звезд у галактического ядра и более спокойное вращение вещества на окраинах Млечного Пути. Подобное объединение процессов в одну модель давно считалось одной из ключевых задач современной астрофизики.
Интересно, что похожие споры о природе древних и загадочных объектов возникают не только в космосе: например, археологи также сталкиваются с резкими "поворотами" в интерпретации данных, как это произошло при изучении слоев Сулавеси.
В основе новой теории лежит предположение, что темная материя состоит из фермионов — легких субатомных частиц. Эти частицы способны образовывать необычную структуру: компактное и крайне плотное ядро, окруженное протяженным "гало" темной материи. Такая система могла бы работать как единый механизм.
Главный аргумент авторов состоит в том, что это ядро по гравитационному воздействию практически неотличимо от черной дыры. Именно поэтому оно способно удерживать так называемые S-звезды, которые движутся вблизи центра галактики с колоссальными скоростями — тысячи километров в секунду.
Кроме того, модель объясняет поведение G-объектов — странных тел, окруженных пылевыми оболочками и обитающих в экстремальной зоне рядом с центральным объектом. Их орбиты остаются одной из самых сложных загадок наблюдательной астрономии.
Исследователи также обратились к информации миссии GAIA DR3 Европейского космического агентства. Эти данные показали, что на больших расстояниях от центра звезды и газ движутся медленнее, чем это предсказывали классические модели. Это явление называют "кеплеровским спадом" — когда скорость вращения уменьшается заметнее, чем ожидалось.
По словам авторов, модель темной материи объясняет это поведение более последовательно, чем традиционные подходы. Она связывает динамику ядра и окраин галактики в одну картину: и там и там работает одна и та же субстанция.
"Мы не просто заменяем черную дыру темным объектом; мы предполагаем, что сверхмассивный центр и гало темной материи галактики — это два проявления одной и той же субстанции", — объясняет соавтор исследования доктор Карлос Аргуэльес.
Одним из главных аргументов в пользу существования черной дыры считалось изображение так называемой "тени", полученное проектом Event Horizon Telescope. На снимке виден темный центр, окруженный ярким кольцом — как будто свет закручивается у горизонта событий.
Однако исследование утверждает: плотное ядро темной материи может искривлять свет практически так же, создавая очень похожую картину. То есть телескоп мог зафиксировать не классическую черную дыру, а альтернативный объект, внешне неотличимый по гравитационным эффектам.
"Наша модель не только объясняет орбиты звезд и вращение галактики, но и согласуется со знаменитым изображением тени", — заявляет ведущий автор исследования Валентина Креспи.
Похожие дискуссии идут и вокруг более глобальных космических сценариев: например, ученые уже обсуждают, может ли темная энергия ослабнуть и изменить судьбу Вселенной.
Пока ученые не исключают полностью, что в центре Млечного Пути все же находится черная дыра. Но уже предложены способы окончательной проверки. Один из ключевых инструментов — интерферометр GRAVITY в Чили, который способен фиксировать мельчайшие детали движения звезд и света у галактического ядра.
Особое внимание исследователи собираются уделить поиску "фотонных колец" — эффектов, которые считаются уникальными признаками настоящих черных дыр. Если такие структуры не будут обнаружены, гипотеза о темной материи получит мощное подтверждение.