На протяжении многих лет движение звезд вблизи центра Млечного Пути считалось одним из главных доказательств существования сверхмассивной черной дыры. Однако новая работа доктора Валентины Креспи из Института астрофизики Ла-Платы и ее коллег предлагает альтернативное объяснение: наблюдаемые орбиты звезд могут быть вызваны не черной дырой, а сверхплотным ядром из самогравитирующей фермионной темной материи.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ученые считают, что в центре Галактики может находиться компактный объект, способный создавать столь же мощное гравитационное поле, как и черная дыра, но при этом имеющий иную природу.
Согласно традиционной теории, за движение так называемых S-звезд отвечает Стрелец A* — сверхмассивная черная дыра, вокруг которой звезды вращаются со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Однако команда Креспи утверждает, что такие же эффекты могла бы создать темная материя, состоящая из фермионов — легких субатомных частиц, способных образовывать плотные структуры под действием собственной гравитации.
В рамках модели предполагается существование сверхплотного центрального ядра, окруженного рассеянным внешним гало. Вместе они формируют единую структуру, которая может одновременно объяснить как орбиты звезд возле центра, так и особенности вращения всей Галактики. Помимо S-звезд, модель учитывает траектории объектов, окутанных пылью, известных как G-источники, которые также находятся вблизи ядра Млечного Пути.
Особую роль в исследовании сыграли данные европейской миссии Gaia DR3, позволившие детально изучить кривую вращения внешнего гало. Астрономы отметили замедление вращения, известное как кеплерово замедление, которое согласуется с существованием внешнего гало темной материи. При этом ученые подчеркивают, что фермионная модель предсказывает более компактную и плотную структуру гало по сравнению с классическими теориями холодной темной материи.
Соавтор исследования доктор Карлос Аргуэльес заявил, что впервые одна модель смогла объединить столь разные масштабы — от поведения объектов у центра Галактики до движения вещества в ее внешних областях. По словам ученого, в данном случае речь идет не о простой замене черной дыры «темным объектом», а о предположении, что центральное ядро и гало темной материи являются проявлениями одной и той же субстанции.
Авторы также напомнили о результатах исследования 2024 года, где было показано, что плотное ядро темной материи при наличии аккреционного диска способно формировать «тень», напоминающую изображение, полученное коллаборацией телескопа «Горизонт событий» для Стрельца A*. Ученые считают, что сильное преломление света вблизи такого ядра может создавать темную область в центре, окруженную ярким кольцом, визуально схожую с тенью черной дыры.
Команда провела статистическое сравнение фермионной модели и традиционного сценария со сверхмассивной черной дырой. Результаты показали, что имеющихся данных пока недостаточно, чтобы однозначно исключить одну из версий. Однако модель темной материи дает единое объяснение сразу нескольким наблюдениям — орбитам звезд в центре, структуре гало и характеру вращения Млечного Пути.
Исследователи отмечают, что ключевым шагом станет получение более точных данных с помощью интерферометра GRAVITY на Очень большом телескопе ESO в Чили. Также важным тестом может стать поиск фотонных колец — специфической особенности черных дыр, которая, по мнению ученых, должна отсутствовать в сценарии с ядром из темной материи. Авторы считают, что дальнейшие наблюдения могут серьезно изменить представления о природе объекта в центре нашей Галактики, пишет Вокруг Света.