Компактний об’єкт Стрілець A* у центрі Чумацького Шляху вважається чорною дірою, однак існують і альтернативні гіпотези. У попередній роботі астрономи виявили, що присутність ядра темної матерії, здатної до самогравітації, краще пояснює рух хмари газу G2 та зірки S2 у центрі галактики. Тепер дослідники проаналізували рух 17 зірок навколо Стрілець A* та знайшли більше доказів на користь цієї теорії. Стаття про це надрукована у журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.
Стрілець A *. NASA, UMass, D.Wang et al., STScI / NASA
Що відомо про Стрілець А*?
Надмасивний компактний об’єкт Стрілець A * у центрі нашої галактики вважається чорною дірою, маса якої більша за масу Сонця у 4 мільйони. Висновок про природу цього радіоджерела головним чином випливає з орбіт десятків зірок, що називаються S-зірками. Найважливішим членом цього скупчення є світило S2, яке обертається навколо Стрільця А* за 16 років і у найближчій точці наближається до нього на 1500 радіусів Шварцшильда. Це найбільш компактна орбіта навколо Стрільця А*. Дані щодо руху S2 дозволили перевірити загальну теорію відносності. Однак для моделі чорної діри існують і виклики. Так, рух газової хмари G2 не можна пояснити: вона наближається надто близько до Стрільця А*, і якби це була надмасивна чорна діра, хмара мала б зруйнуватися. Крім того, астрономи не можуть дослідити середовище біля можливого горизонту подій Стрільця А*, що могло б вказати на однозначну присутність центральної чорної діри.
Який альтернативний сценарій розглянули дослідники?
Астрономи розглянули можливість альтернативної природи Стрілець A* — ядра темної матерії. За основу вони взяли теорію про ферміонну темну матерію, частинки якої здатні до взаємодії між собою. Вони можуть складатися у структури, що мають кінцевий розмір. Ці гіпотетичні нейтральні масивні ферміони темної матерії отримали назву «даркіно». У попередній роботі дослідники продемонстрували, що для даркіно з масою-енергією 56 кілоетектронвольт геометрія простіру-часу, утворена щільним квантовим ядром, призводить до геодезичних ліній, які однаково добре підходять для руху як S2, так і G2. У новій роботі астрономи вирішили розширити цей аналіз, проаналізувавши 17 S-зірок, для яких можна провести найточніші спостереження. Вони дослідили їхні радіальні швидкості та візуалізували орбіти, а потім перевірили, яке з припущень щодо природи Стрілець A* краще їх пояснює.
Орбіти досліджуваних S-зірок. Becerra-Vergara et al.
Про що вони дізналися?
Дослідники виявили, що як модель із ядром темної матерії, так і з надмасивною чорною дірою мають порівняно однакову точність для опису орбіт S-зірок, і у деяких випадках модель із темною матерією підходить трохи краще. Ці результати посилюють теорію щодо альтернативної природи Стрільця A *. Крім того, цей сценарій також дозволив би пояснити криву обертання гало Чумацького Шляху. Модель ядра темної матерії є універсальною, її також можна застосовувати для карликових та еліптичних галактик, а також для скупчень. Крім того, вона забезпечує новий сценарій формування надмасивних чорних дір в активних ядрах галактик, які починалися б з ядра темної матерії.