Действительно ли черная дыра нашей галактики состоит из темной материи?

В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра под названием Стрелец А*, но одна группа исследователей предполагает, что это может быть вовсе не черная дыра. Команда утверждает, что она и другие черные дыры примерно такого же размера на самом деле могут быть сгустками темной материи.

Темная материяназванная так потому, что она, по-видимому, не взаимодействует со светом или обычной материей каким-либо образом, кроме как гравитационным, составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной, но мы знаем о ней очень мало. Что мы знаем, благодаря тому, как вращаются галактики, так это то, что большинство галактик заключены в гало из этого вещества. «Мы знаем, что это должно быть на окраине галактики, но мы не знаем, что происходит в самом центре», — говорит Валентина Креспи в Национальном университете Ла-Платы (UNLP) в Аргентине.

Креспи и ее коллеги построили модель ядра галактики, состоящую из темной материи в виде чрезвычайно легких частиц, названных фермионы. Они обнаружили, что фермионная темная материя может образовывать сгусток настолько массивный и плотный, что издалека он может выглядеть почти так же, как сверхмассивная черная дыра.

«С Земли вы бы увидели нечто очень похожее на то, что вы могли бы увидеть в сценарии с черной дырой – но если бы мы направились на корабле к центру, мы могли бы пройти сквозь нее без проблем», – говорит Карлос Аргуэльес в UNLP, который входил в исследовательскую группу. «Вы не умрете, будучи съеденным черной дырой, вы пройдете через это мирно».

Конечно, у нас нет возможности на самом деле отправить корабль через центр галактики, поэтому модель команды основана в основном на орбитах звезд и небольших облаках газа. рядом со Стрельцом А*. Это также соответствует измерениям вращения всей галактики, а также изображение Стрельца А*, полученное телескопом Event Horizon. (EHT) в 2022 году. На изображении показано светящееся кольцо перегретой материи вокруг черной дыры, которое также может быть вызвано гравитационным притяжением ядра темной материи.

Но то, что идея о том, что Стрелец А* состоит из темной материи, совпадает с наблюдениями, это не значит, что это правда. «Основываясь на том факте, что это более простой ответ, соответствующий доказательствам, я лично считаю, что небесное тело в центре нашей галактики, скорее всего, является черной дырой», — говорит Гастон Гирибет в Нью-Йоркском университете. «Однако… необходимо проанализировать все возможности, и это, безусловно, интересно».

Одна из потенциальных проблем заключается в том, что, хотя ядро темной материи совпадает с орбитами объектов, находящихся на расстоянии нескольких световых часов от край черной дырыизвестного как горизонт событий, неясно, работает ли модель для наблюдений «на самом пороге горизонта событий», говорит Шеп Доулман в Гарвардском университете, который является директором-основателем проекта EHT. В частности, спиральный узор магнитных полей По его словам, эта область кажется похожей на черную дыру.

Другая проблема заключается в том, что фермионная темная материя не может образовать сгусток, масса которого примерно в 10 миллионов раз превышает массу Солнца. В абстрактном плане это может показаться положительным моментом: фермионные сгустки темной материи могут приблизиться к этой массе, а затем схлопнуться в черные дыры, что может объяснить непреходящую загадку того, как сверхмассивные черные дыры стали такими большими. Но изображение EHT гораздо более крупная сверхмассивная черная дыра под названием M87* выглядит почти идентично Стрельцу А*, хотя масса M87* составляет около 6,5 миллиардов солнечных масс, что может затруднить принятие этой идеи.

Исследователи признают, что ядро темной материи не более вероятен, чем черная дыра, а может быть и менее вероятен. «В настоящее время, при наличии доступных инструментов, еще невозможно на 100 процентов определить, действительно ли это темная материя или нет», — говорит Креспи. Для этого нам потребуются изображения с таким высоким разрешением, что даже следующее поколение EHT почти наверняка не приблизится к этому, говорит Аргуэльес. Пройдут десятилетия, прежде чем мы сможем сказать наверняка, если не дольше.

Однако если Стрелец А* представляет собой темную материю, это будет чрезвычайно важно. Фермионная темная материя не предсказывается текущим стандартом модель космологиикоторая отдает предпочтение более тяжелым и медленно движущимся частицам в качестве кандидатов в темную материю, поэтому ее относительно близкое ядро пошатнуло бы наше понимание не только черных дыр, но и всей Вселенной.

Тайны вселенной: Чешир, Англия

Проведите выходные с одними из самых ярких умов науки, исследуя тайны Вселенной в захватывающей программе, которая включает экскурсию, чтобы увидеть знаменитый телескоп Ловелла.