我们理所当然地认为存在一个超大质量的物体位于银河系中心,但我们无法真正去那里查看。 如果这个脏乱、尘土飞扬的地区实际上潜伏着其他东西怎么办?
我们从一个叫做人马座 A* (Sgr A*) 的超大质量黑洞对其他物体的引力效应中部分推断出它的存在和性质,比如围绕银河系中心的恒星等物体的极限轨道? 但如果我们错了怎么办?
如果它根本不是黑洞怎么办? 如果它是一个核心呢?? 根据一项新的有趣的研究,那些观测到的银河系中心轨道,以及银河系外部区域的轨道速度,如果它是银河系中心的暗物质核心,实际上可能更容易解释,而不是黑洞。
该论文已被接收MNRAS 信件,目前可在预印本服务器上使用arXiv。 但首先,我们来了解一下这个疯狂假设的来源。
在过去的二十年里,一颗名为 S2 的恒星的轨道一直受到密切关注。 它围绕银河系中心运行 16 年的轨道,这是一个长椭圆形环路,是进行最极端的测试之一的完美实验室。迄今为止。
在之前的研究中,两个分开的团队表明相对论不仅在银心时空环境中成立,而且结果也与质量为太阳400万倍的超大质量黑洞一致。
然后随之而来的是一个名为 G2 的物体。 同样在长椭圆轨道上,G2 在 2014 年绕其近点(其轨道上最接近假定黑洞的点)时做了一些奇怪的事情。 它从一个正常的、紧凑的物体变成了长而伸展的物体,然后又收缩回紧凑的物体。
这实在是太奇怪了,G2的性质至今仍不得而知。 但无论它是什么,物体的运动遵循近心点似乎表现出阻力- 根据总部位于意大利的国际相对论天体物理中心的爱德华·安东尼奥·贝塞拉-维加拉 (Eduar Antonio Becerra-Vergara) 领导的天体物理学家团队的说法,这与黑洞模型并不完全一致。
研究人员去年显示S2 和 G2 与不同的模型一致,即使存在奇怪的近点后运动:暗物质,他们称之为“黑暗尼诺”,其质量足够轻,除非质量至少是其 100 倍,否则它们不会塌缩成黑洞。
这将使它仍然作为一个巨大而致密的斑点悬浮在银河系中心,并被弥漫的雾气包围,向其边缘延伸到银河系的范围。
不过,S2 和 G2 并不是唯一绕银河中心运行的天体。 因此,现在研究人员将他们的模型扩展到围绕银河系中心旋转的 17 颗最有特征的恒星(称为 S 星),你永远猜不到他们发现了什么。
是的,他们的分析也适合于此。 根据他们的计算,银河系中心可能存在一个致密的暗物质团,在银河系外围逐渐变薄,形成弥漫的浓度。
正如我们所拥有的之前报道过无可否认,暗物质是我们所知的宇宙最大的谜团之一。 这是我们给一种负责引力效应的神秘物质起的名字,这种物质无法用我们可以通过其他方式检测到的物质(恒星、尘埃和星系等正常物质)来解释。
例如,如果星系只是受到其中正常物质的引力影响,那么它们的旋转速度就会比应有的速度快得多。 引力透镜效应——大质量物体周围时空的弯曲——比应有的强度要强得多。 无论是什么产生了这种额外的重力,都超出了我们直接检测的能力。
我们只能通过它对其他物体的引力效应来了解它吗? 听起来有点熟? 但活跃的星系核,例如宇宙最上镜的超大质量黑洞,M87*(大约是太阳质量的 65 亿倍),看起来与黑洞模型更加一致。
研究小组提出,在临界质量以上,暗物质团可能会因引力塌缩成超大质量黑洞。 这可能有助于解释超大质量首先存在,因为我们不知道它们是怎么变得这么大的- 当然不是如何其中许多出现在早期宇宙中,在它们应该有时间形成之前。
宇宙中大约 80% 的物质被认为是暗物质。 没有足够的黑洞,无论是超大质量的还是其他的,来解释所有这些暗物质,但该团队并不认为这就是所有物质所在的地方。 相反,他们的方法提供了一种暗物质候选者,也可以帮助解释超大质量黑洞的存在。
未来的分析要么同意他们的发现,要么戳破他们的发现,只能帮助限制这些现象,最终让我们更接近真相。
该研究已被接受MNRAS 信件,并且可以在arXiv。