Секрети галактики. У центрі Чумацького шляху може бути не чорна діра

Зараз вважається, що в центрі галактики Чумацький Шлях є надмасивна чорна діра. А що, якщо насправді там ховається щось ще? Вчені частково роблять висновок про наявність і властивості надмасивної діри під назвою Стрілець A* з гравітаційного ефекту, який вона надає на інші обʼєкти, наприклад, на орбіти зірок, які обертаються навколо цього галактичного центру, повідомляє Sciencealert.

Що, якщо це взагалі не чорна діра? Що, якщо це ядро ​​з темної матерії? Згідно з новим дослідженням, орбіти галактичного центру, за якими спостерігають, а також орбітальні швидкості у зовнішніх областях галактики, насправді було б легше пояснити, якби це було ядро ​​з темної матерії, а не чорна діра.

Але звідки взялася ця гіпотеза?

В останні два десятиліття орбіта зірки S2 була предметом пильного вивчення. Вона обертається по 16-річній орбіті навколо галактичного центру, довгою еліптичною петлею, яка послужила ідеальною лабораторією для однієї з найбільш екстремальних перевірок загальної теорії відносності на сьогодні.

У попередньому дослідженні дві окремі групи вчених довели, що не тільки відносність простору-часу підтримується в галактичному центрі, але результати також узгоджуються з наявністю надмасивної чорної діри, яка у 4 мільйони разів перевищує масу Сонця.

Потім зʼявився обʼєкт під назвою G2. Він також по довгій еліптичній орбіті зробив щось дивне, коли у 2014 році обійшов свій перицентр — точку на своїй орбіті, найближчу до передбачуваної чорної діри. Він перетворився зі звичайного компактного обʼєкта у щось довге і розтягнуте, перш ніж знову стиснутися.

Це було справді дивно, і природа G2 досі невідома. Але як би там не було, рух обʼєкта по перицентру, здається, демонструє гальмування, яке, на думку групи астрофізиків на чолі з Едуардом Антоніо Бесерра-Вергара з Міжнародного центру релятивістської астрофізики зі штаб-квартирою в Італії, повністю відповідає моделі чорної діри.

У минулому році дослідники довели, що S2 і G2 узгоджуються з іншою моделлю, навіть з цим дивним рухом після перицентру: ферміонами темної матерії, які називають "даркніно", з досить легкою масою, яка не дозволяє побачити їх колапс у чорну діру, поки не буде принаймні у 100 разів більше речовини.

Це дозволило б обʼєкту як і раніше висіти у вигляді величезної щільної краплі у центрі Чумацького Шляху і бути оточеними розсіяним туманом у напрямку до його країв і за межі галактики.

Однак S2 і G2 — не єдині обʼєкти, що обертаються навколо центру галактики. Тепер дослідники розширили свою модель до 17 найбільш охарактеризованих зірок, що рухаються навколо галактичного центру, відомих як S-зірки.

Згідно з їх розрахунками, в центрі галактики може бути щільний згусток темної матерії, який на околицях галактики стає тоншим до дифузійної концентрації.

Темна матерія, безсумнівно, є однією з найбільших загадок Всесвіту. Ця назва загадкової маси, відповідальної за гравітаційні ефекти, які не можна пояснити тим, що ми можемо виявити іншими способами — звичайною матерією, такою як зірки, пил і галактики.

Наприклад, галактики обертаються набагато швидше, ніж повинні були б, якби на них просто гравітаційно впливала нормальна матерія в них, але гравітаційне лінзування — викривлення простору-часу навколо масивних обʼєктів — набагато сильніше, ніж повинне бути. Те, що створює цю додаткову гравітацію, неможливо виявити безпосередньо.

Вчені знають це тільки по гравітаційному ефекту, який він надає на інші обʼєкти. Але активні галактичні ядра, такі як найфотогенічіша надмасивна чорна діра у Всесвіті, M87* (приблизно у 6,5 мільярда разів більше маси Сонця), здаються набагато суміснішими з моделлю чорної діри.

Вчені припускають, що при перевищенні критичної маси згусток темної матерії міг гравітаційно колапсувати у надмасивну чорну діру. Це може допомогти пояснити, як взагалі зʼявилися надмасивні чорні діри, оскільки не відомо, як вони стають такими великими і не відомо, скільки з них зʼявилося у ранньому Всесвіті, перш ніж вони встигли сформуватися.

Вважається, що приблизно 80 відсотків матерії у Всесвіті — це темна матерія. Недостатньо чорних дір, надмасивних або будь-яких інших, щоб пояснити всю цю темну матерію, але вчені не припускають, що саме тут знаходиться вся речовина. Швидше, їх підхід пропонує кандидата на темну матерію, який також може допомогти пояснити існування надмасивних чорних дір.