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質(zhì)量 銀河系中心或許并非是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，而是密度很大的暗物質(zhì)團(tuán)

質(zhì)量 銀河系中心或許并非是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，而是密度很大的暗物質(zhì)團(tuán)
文章插圖
圖片來(lái)源：Animation of S2's periapsis. (ESO/M.Kornmesser)
我們想當(dāng)然地認(rèn)為在銀河系中心有一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞，但我們沒法兒實(shí)地檢查。如果在這片神秘區(qū)域上還潛伏著別的東西呢？
【 質(zhì)量|銀河系中心或許并非是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，而是密度很大的暗物質(zhì)團(tuán)】通過(guò)它對(duì)其他物體的引力效應(yīng)，比如圍繞銀河系中心的恒星等物體的極端軌道，我們部分地推斷出一個(gè)名為人馬座A * (Sgr A*)的超大質(zhì)量黑洞的存在和性質(zhì)，這是但如果我們錯(cuò)了呢?
如果它根本就不是黑洞呢?如果它是暗物質(zhì)的核心呢?根據(jù)一項(xiàng)新的和有趣的研究中,這些觀察到的星系中心的軌道、軌道速度以及外部區(qū)域的星系，可能會(huì)更容易解釋如果在星系的中心，這是一個(gè)核心的暗物質(zhì)，而不是一個(gè)黑洞。
該論文已被MNRAS Letters接受，目前可在預(yù)印本服務(wù)器arXiv獲得。但首先，需要介紹一下這個(gè)瘋狂假設(shè)的背景。
在過(guò)去的二十年里，一顆名為S2的恒星的軌道一直是人們密切關(guān)注的對(duì)象。它圍繞銀河系中心運(yùn)行了16年，這是一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的橢圓環(huán)，是迄今為止廣義相對(duì)論最極端測(cè)試之一的完美實(shí)驗(yàn)室。
在之前的研究中，兩個(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)表明，相對(duì)論不僅適用于銀河系中心的時(shí)空環(huán)境，而且結(jié)果也與一個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)400萬(wàn)倍的超大質(zhì)量黑洞相一致。
然后出現(xiàn)了一個(gè)叫做G2的物體。同樣在一個(gè)長(zhǎng)橢圓軌道上，G2在2014年的近心點(diǎn)(即其軌道上最接近公認(rèn)黑洞的點(diǎn))出現(xiàn)時(shí)做了一些奇怪的事情。它從一個(gè)正常的、緊實(shí)的物體變成了一個(gè)長(zhǎng)而伸展的物體，然后又收縮回一個(gè)緊實(shí)的物體。
這真的很奇怪，G2的性質(zhì)仍然未知。但無(wú)論它是什么，天體的運(yùn)動(dòng)在近日點(diǎn)之后似乎表現(xiàn)出了阻力——根據(jù)總部位于意大利的國(guó)際相對(duì)論天體物理中心?Eduar Antonio Becerra-Vergara領(lǐng)導(dǎo)的天體物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，這與黑洞模型并不完全一致。
研究人員顯示,去年，S2和G2符合一種不同的模式, 即使有那種奇怪的后錐體運(yùn)動(dòng):暗物質(zhì)費(fèi)米子，別名“darkninos”，質(zhì)量雖輕但也有分量，不會(huì)看到它們陷入一個(gè)黑洞，除非至少有100倍的東西。
這將使它仍然作為一個(gè)巨大的、密集的斑點(diǎn)停留在銀河系的中心，并被其邊緣的彌散霧所包圍，一直延伸到銀河系的范圍。
不過(guò)，S2和G2并不是繞銀河系中心運(yùn)行的唯一天體。因此，現(xiàn)在研究人員已經(jīng)將他們的模型擴(kuò)展到17顆最典型的圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的恒星，即S星。
根據(jù)研究人員的計(jì)算，在星系中心可能有一個(gè)密度很大的暗物質(zhì)團(tuán)，在星系邊緣變薄，形成彌散的聚集。
正如之前所報(bào)道的，暗物質(zhì)無(wú)疑是我們所知的宇宙中最大的謎團(tuán)之一。這是我們給一種神秘的質(zhì)量命名，它負(fù)責(zé)引力效應(yīng)，不能用我們可以通過(guò)其他方法探測(cè)到的物質(zhì)來(lái)解釋，如恒星、塵埃和星系。
例如，如果星系只是受到正常物質(zhì)的引力影響，那么它們的旋轉(zhuǎn)速度要比它們應(yīng)該的快得多;引力透鏡效應(yīng)——大質(zhì)量物體周圍時(shí)空的彎曲——比它應(yīng)有的強(qiáng)度強(qiáng)得多。造成這種額外引力的原因超出了我們的直接探測(cè)能力。
我們只知道它對(duì)其他物體的引力效應(yīng)…聽起來(lái)很熟悉嗎?但是活躍的星系核，比如宇宙中最上鏡的超大質(zhì)量黑洞M87*(大約是太陽(yáng)質(zhì)量的65億倍)，似乎更符合黑洞模型。
該團(tuán)隊(duì)提出，在一個(gè)臨界質(zhì)量之上，一個(gè)暗物質(zhì)團(tuán)塊可以通過(guò)引力坍縮成一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這可能有助于解釋超大質(zhì)量黑洞最初是如何產(chǎn)生的，因?yàn)槲覀儾恢浪鼈兪侨绾巫兊眠@么大的——當(dāng)然也不知道它們是如何在其應(yīng)該有時(shí)間形成之前，在早期宇宙中出現(xiàn)的。
宇宙中大約80%的物質(zhì)被認(rèn)為是暗物質(zhì)。沒有足夠的黑洞，超大質(zhì)量的或其他的，來(lái)解釋所有這些暗物質(zhì)，但該團(tuán)隊(duì)并沒有提出這就是所有物質(zhì)所在的地方。相反，他們的方法提供了一個(gè)暗物質(zhì)候選者，也可以幫助解釋超大質(zhì)量黑洞的存在。
未來(lái)的分析要么同意他們的發(fā)現(xiàn)，要么戳破他們發(fā)現(xiàn)的漏洞，只能幫助限制這些現(xiàn)象，最終讓我們更接近真相。
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參考資料：
https://arxiv.org/abs/2105.06301

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