银河系中心可能存在一个致密的暗物质团块，而非超大质量黑洞

阿根廷 - 艾赫巴里通讯社

银河系中心可能存在一个致密的暗物质团块，而非超大质量黑洞

多年来，科学界的普遍共识是，一个超大质量黑洞（SMBH）位于银河系的中心。大量证据支持这个被称为人马座A*（Sagittarius A*，简称Sgr A*）的天体位于银河系中心（GC）。然而，关于其确切性质的疑问和替代性理论一直存在。

毫无疑问，银河系中心存在一个质量极其巨大的实体，而这正是SMBH的定义。其中一些最令人信服的证据来自于被称为“S-stars”的恒星的奇特轨道。它们围绕银河系中心的快速运行轨迹强烈表明，存在一个质量约为太阳四百万倍的SMBH。此外，该区域还观测到被称为“G-sources”的大质量气体云，它们的轨道路径也暗示着一个巨大天体的影响。2022年，事件视界望远镜（EHT）拍摄到SMBH被炽热的绕行物质包围的阴影图像，这似乎巩固了这一观点。

尽管有这些强有力的证据，科学界并非普遍信服。在浩瀚的科学文献中，有许多研究工作提出，银河系中心可能占据的并非黑洞，而是一个由玻色子或最近提出的费米子暗物质组成的巨大天体。发表在享有盛誉的《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上的新研究，为这一替代性观点提供了重要的支持。该研究认为，星系核心真正存在的是费米子暗物质的巨大聚集体。

由阿根廷拉普拉塔天文物理研究所的瓦伦蒂娜·克्रे斯皮（Valentina Crespi）领导的题为“费米子暗物质超大质量致密天体轨道上的S-恒星和G-源的动力学”（The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter）的研究论文对此进行了详细阐述。作者们表示：“在Sgr A*周围，年轻而巨大的恒星簇与被尘埃包裹的物体群共存，这些物体的天文测量数据可用于审查Sgr A*的性质。”他们进一步阐述了替代性情景：“近年来，一种新的黑洞（BH）情景的替代方案被提出，即一个由自引力费米子暗物质（DM）组成的超大质量致密天体。”

费米子物质的解释认为，暗物质可以像SMBH一样有效地解释观测到的恒星运动。该模型提出，暗物质形成一个具有致密核心和稀疏晕（dense core–diluted halo morphology）的结构。研究人员认为，这种结构可以解释S-恒星的观测轨道和整个星系的旋转曲线，这些都被盖亚（Gaia）空间望远镜精确绘制出来。至关重要的是，这种暗物质假说也能解释EHT拍摄的人马座A*图像中出现的阴影状特征。该研究论文证实了这一点，指出费米子暗物质解释“在应用于类似银河系的星系时，也能产生与EHT合作的测量结果尺寸相兼容的阴影状特征。”

费米子是基本亚原子粒子，通常被称为“轻”粒子。它们可以是基本粒子，如夸克和轻子，也可以是复合粒子，包括重子、原子和原子核等粒子。普通物质的构成单元，质子和中子，也是复合费米子。支配费米子的关键原理是泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）。该原理阻止它们坍缩成无限密集的点（奇点）。然而，它并不妨碍它们形成足够致密和质量足够大的物体，以产生观测到的引力，从而解释S-恒星和G-云的轨道以及通常归因于SMBH的其他现象。

研究人员提出，这些假设的暗费米子不通过电磁力相互作用。相反，它们的相互作用纯粹是引力作用，反映了暗物质的已知行为。暗费米子是构成星系周围暗物质晕的理论上相同的粒子类型。研究人员认为，在特定条件下，这些粒子可能会在星系中心聚集形成极其致密的团块，从而有效地模拟我们目前识别为SMBH的东西。

在他们的研究中，该团队研究了两种特定的费米子类型，其质量特征分别为：56 keV和300 keV。56 keV费米子产生了不太致密的核结构，而300 keV费米子产生了更致密的核。与基于黑洞的模型相比，这两种模型都能够重现S-恒星和G-云的观测轨道参数，偏差小于百分之一。

艾赫巴里通讯社