一个致密的暗物质核？

AI生成的银河系图，描绘了银河系中心附近以近相对论速度围绕暗物质致密核心运行的恒星。暗物质核心论也能解释银河系外围恒星运行速度过快的异常现象。Valentina Crespi / Royal Astronomical Society

银河系中心可能没有超大质量黑洞，而是存在着一个致密的暗物质核。

2月5日，《英国皇家天文学会月刊》上的一篇论文指出，根据欧空局盖亚探测器的最新数据，银河系中心附近和银河系外围的恒星运行轨道之间存在相关性，而这可以用一个新的模型加以解释。

一般认为，银河系中心存在一个超大质量黑洞，是其拥有的强引力场，导致了距离银河系中心仅数光时的恒星以一种独特的方式高速运行。但是根据新模型，同样的引力效应，也可以用银河系中心存在一个神秘的巨型暗物质团块来解释。不仅如此，该模型还可解释银河系整体过快的自转特性。

银河系中心附近存在一组特殊的恒星。这些被称为“S星（S-stars）”的恒星会以极高的速度围绕一个共同的质心运行。天文学家认为这是因为银河系中心存在一个名为“人马座A*”的超大质量黑洞。这个黑洞的质量大约相当于430万个太阳。

但是一个以阿根廷拉普拉塔天体物理学研究所Valentina Crespi为首的国际科研团队，近日抛出了一个新观点。他们认为，由一种特殊的“费米子（Fermions）”构成的暗物质，能够形成一种独特的宇宙结构。这种结构能够产生与我们在银河系中心方向观测所得相同的现象。

研究人员称，这种特殊类型的暗物质会形成一个包裹在巨大弥散晕中的超致密内核，其整体表现就像一个单一实体，但并不会坍缩形成黑洞。不过其产生的引力效应很容易和黑洞相混淆。

“费米子暗物质”模型不但能够解释S星的轨道特征，还能解释同样存在于该区域的另一种被尘埃包裹的神秘天体——“G源（G-sources）”。

欧空局盖亚探测器在DR3任务期间采集的最新数据为研究提供了重要帮助。在这次任务期间，盖亚对银河系外围银晕的自转曲线进行了精确测绘，揭示了这些远离银心的恒星和气体的运行特征。

盖亚观测到了银河系自转曲线中的减速现象，也就是所谓的“开普勒衰减（Keplerian Decline）”。研究人员称，新的暗物质模型可以解释这一现象。

研究人员称，在传统“冷暗物质（Cold Dark Matter）”模型中，暗物质晕倾向于扩散；但在“费米子暗物质”模型中，晕的结构更为紧密。

研究人员表示，这是有史以来人们第一次成功地用暗物质模型将不同尺度上的现象联系起来。其结果不仅意味着隐藏在银河系中心的可能不是黑洞，是另一种黑暗的天体；还暗示星系中心的超大质量天体和星系的暗物质晕，可能是同一种东西的两种表现。

最为关键的是，该模型已经通过了一项重要测试。研究结果表明，在吸积盘照射下，这个致密暗物质核产生的投影，与之前“视界望远镜”拍到的“人马座A*”投影惊人地相似。这是因为在“费米子暗物质”模型框架下形成的致密暗物质核，对光线也有极强的弯曲作用，从而也能够形成一个被亮环环绕的黑暗中心。

参考

The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter