天文学家表示，银河系中心可能根本不存在超大质量黑洞。相反，银河系的核心可能由一个巨大的暗物质聚集区所主导，它能够产生同样强大的引力效应。
这种看不见的物质构成了宇宙总质量的大部分，或许能同时解释两种截然不同的观测现象。在银河系中心附近，恒星以快速、混乱的路径运动，距离核心仅数光时（光时常用于测量太阳系内的距离）。而在更远的区域，恒星和气体在银河系广阔的外部区域旋转得更为平顺。
这项研究结果发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，简称MNRAS）上。
挑战黑洞解释
数十年来，科学家们一直认为人马座A\x（Sgr A\x）是一个超大质量黑洞，它导致了被称为S星的一群恒星具有极端的运行轨道。这些恒星以每秒数千公里的速度围绕银河系中心疾驰。
这项新研究对这一解释提出了质疑。研究团队提出，一种由轻质亚原子粒子——费米子——构成的特定形式的暗物质，反而可能形成一种不寻常的宇宙结构，恰好符合天文学家在银河系核心观测到的现象。
暗物质核心与晕
根据该模型，这种费米子暗物质会自然地形成一个非常致密紧凑的中央核心，外围则被一个更大、更弥散的晕所包围。核心与晕将作为一个单一、连续的系统共同作用。
其内部核心的质量和密度足以高度模拟黑洞的引力。这不仅可以解释S星的轨道，也能解释被称为G源的、靠近银河系中心运行的尘埃覆盖天体的运动。
来自银河系外围区域的证据
一个关键证据来自欧洲空间局的GAIA DR3任务的新观测结果。这项巡天精确绘制了恒星和气体在银河系外晕中的运动方式，以前所未有的细节揭示了银河系的旋转曲线。
数据显示，在距离中心极远的地方，轨道速度会减慢，这种模式被称为开普勒下降。研究人员表示，结合银河系盘面和中央隆起结构的已知质量，这种行为与他们模型中暗物质晕的预测相符。
他们认为这加强了费米子暗物质解释的说服力。标准的冷暗物质模型预测的晕会向外延伸，具有长长的幂律尾。相比之下，费米子模型产生的晕更为紧凑，外缘更紧密。
国际合作
这项研究由来自多个国家机构的科学家共同完成，包括阿根廷拉普拉塔天体物理研究所、意大利国际相对论天体物理网络中心和国家天体物理研究所、哥伦比亚相对论与引力研究小组，以及德国科隆大学物理研究所。
拉普拉塔天体物理研究所的研究合著者卡洛斯·阿圭列斯博士表示：“这是首次有暗物质模型成功地将这些差异巨大的尺度以及各种天体的轨道联系起来，包括现代的旋转曲线数据和中心恒星数据。我们不仅仅是用一个暗天体替代黑洞；我们提出，这个超大质量的中心天体与银河系的暗物质晕是同一种连续物质的两种表现形式。”
匹配黑洞阴影
该模型已经通过了一个重要的考验。在佩莱等人（2024年） 早先发表、同样刊载于《皇家天文学会月刊》的一项研究中，研究人员表明，当吸积盘将光照射到这些致密的暗物质核心上时，会产生一种类似阴影的特征。值得注意的是，这个阴影与事件视界望远镜（EHT） 为人马座A\x拍摄的图像非常相似。
拉普拉塔天体物理研究所的主要作者瓦伦蒂娜·克雷斯皮说：“这是一个关键点。我们的模型不仅解释了恒星的轨道和银河系的旋转，还与著名的‘黑洞阴影’图像一致。致密的暗物质核心之所以能模拟出阴影，是因为它强烈地弯曲光线，形成了一个被明亮光环环绕的中央暗区。”
未来观测可能揭示什么
研究团队使用统计方法，直接将他们的费米子暗物质模型与传统的黑洞解释进行了比较。虽然目前关于中心附近恒星的数据尚无法明确支持哪一种情景，但暗物质模型提供了一个单一的框架，既能解释银河系中心（中心恒星和阴影），也能解释银河系更广阔的结构。
未来的观测可能有助于解决这一争论。来自智利甚大望远镜上的GRAVITY干涉仪等工具的更精确测量，以及对光子环的搜寻，可能提供决定性的证据。光子环预计会出现在真正的黑洞周围，但在暗物质核心模型中不会出现。
如果得到证实，这些结果可能会显著改变科学家们对塑造银河系心脏的巨大天体的理解。
