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探索发现:银河系中心的超大质量黑洞真的是黑洞吗?

我们理所当然地认为在银河系的中心有一个超大质量的黑洞,但是我们无法去那里查看一番。如果在那混乱的区域中心潜伏着其它东西呢?

我们从名为人马座A*(Sgr A*)的超大质量黑洞对其他天体的引力效应中,部分推断出黑洞的存在和属性,比如恒星等物体在该银河系中心的极端轨道……但如果我们错了呢?

如果它根本就不是一个黑洞呢?如果它是暗物质核呢?根据一项迷人的研究,靠近银河系中心的天体轨道,以及银河系外部区域的轨道速度,如果那里是一团暗物质,而非黑洞,实际上可能和数据更符合。

这篇论文已经被MNRAS Letters接受。但首先,需要简单说一下这个疯狂假说的背景。

在过去的20年里,一颗名为S2的恒星的轨道一直是宇宙学家密切关注的对象。它在围绕银河系中心的轨道上运行了16年,那是一个长长的椭圆环,是迄今为止检验广义相对论极端完美的实验场。


在之前的研究中,两个独立的团队表明,相对论不仅在银河系中心的时空环境中成立,而且从其结果也可推出,那里存在一个质量为太阳400万倍的超大质量黑洞。

随后,一个名为G2的天体出现了。G2也在一个长长的椭圆轨道上,当它在2014年绕过近地点时,也就是它的轨道上最接近假定黑洞的地方,出现了某些奇怪的现象。它从一个正常的、紧凑的天体舒张开来,然后又缩回到一个紧凑的天体。

这真的很奇怪,而G2的性质仍然是未知的。但是不管它是什么,这个物体在运动中似乎遭遇到阻力——根据总部设在意大利的国际相对论天体物理学中心的Eduar Antonio Becerra-Vergara领导的天体物理学家小组的说法,这与黑洞模型不完全一致。

研究人员去年表明,S2和G2符合一个不同的模型:暗物质费米子,他们称之为 “darkninos”,具有足够轻的质量。

它们聚集成巨大的、密集的圆球挂在银河系的中心,边缘被扩散的雾气所包围。

不过,S2和G2并不是唯一围绕银河系中心运行的物体。因此,现在研究人员将他们的模型扩展到了围绕银河系中心旋转的17颗特征最明显的恒星,也就是所谓的S星——你绝对猜不到他们发现了什么。

是的,暗物质模型也符合。根据他们的计算,在银河系中心可能有一个密集的暗物质团,在银河系外围稀疏地集中在一起。

正如我们之前所报道的,不可否认的是,暗物质是我们所知的宇宙中最大的谜团之一。

我们只能通过它对其他物体的引力作用来了解它……听起来很熟悉吧?但是活跃的星系核,如宇宙中超大质量黑洞M87*(约为太阳质量的65亿倍),似乎与黑洞模型更为一致。

研究小组提出,在超过临界质量时,暗物质团块可能在引力作用下坍缩成一个超大质量黑洞。这可能有助于解释超大质量黑洞最开始从何而来,因为我们不知道它们是如何变得如此之大的——当然也不知道这么多的黑洞是如何出现在宇宙早期的,因为黑洞也需要时间发育。

宇宙中大约有80%的物质被认为是暗物质。黑洞,不管是超大质量黑洞还是其他黑洞,还不足以解释这些缺失的质量;该团队并没有提出黑洞就是暗物质。相反,他们的方法提供了一个暗物质候选者,也可以帮助解释超大质量黑洞的存在。

未来的研究,无论是推翻还是证实上面的假说,都需要彻底解释这些现象,最终使我们更接近真理。

该研究已被MNRAS Letters接受,并可在arXiv上查阅

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