银河系中心的黑洞实际上可能是一个巨大的暗物质结
银河系中心的黑洞实际上可能是一个巨大的暗物质结。图片来源：uux.cn/Gemini AI
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：几十年来，天文学家们一直以一种低声的笃定谈论银河系的核心。在银河系核心深处，尘埃和距离的帷幕后，矗立着人马座A*，一个超大质量黑洞，其引力指挥着附近恒星的疯狂运动。它被视为既定事实，是维系银河系的宇宙锚点。
但科学很少能忽视确定性。
一项发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究提出了一个几乎大胆的问题：如果银河系中心根本没有黑洞呢？如果相反，银河系的核心被更奇异、更难以捉摸的东西主导——一个庞大、紧凑的暗物质集中体，表现得像黑洞，却实际上并非黑洞呢？
这个想法并非仅仅来自猜测。它源于一次细致的尝试，试图解释一个从银河系最深光时延伸到最远边缘的谜题。
舞动得太快无法忽视的星星
在银河中心附近，一小群被称为S星的恒星上演着一场激烈的天体芭蕾。它们以惊人的速度绕核心旋转，速度达到数千公里每秒，完成紧密且细长的轨道，似乎需要极强的引力。多年来，这些动议一直是中心潜藏黑洞的最有力论据之一。
与这些恒星并存的是神秘的G源，这些尘埃覆盖的天体同样危险地靠近银河系中心。它们的路径同样沿着某种异常庞大而紧凑的无形之物的束缚。
传统上，解释简单而有力：只有超大质量黑洞才能做到这一点。
这项新研究并不否认其严重性。相反，它问的是是否仅凭重力就能讲述全部故事。
另一种黑暗
该研究背后的国际团队提出了一种基于费米子暗物质奇异物理的替代方案。暗物质，这种被认为构成宇宙大部分质量的无形物质，长期以来一直被用来解释星系为何能保持在一起。在这里，研究人员探索了一种由费米子组成的特定版本，费米子是遵循明确量子规则的轻亚原子粒子。
根据他们的模型，这种暗物质可以自然地排列成一个非凡的结构。中心形成一个超致密、紧凑的核心，而更远处则扩展成一个广阔且弥漫的晕。关键是，这些不是独立的组成部分，而是单一连续实体的一部分。
内核虽然不是黑洞，但质量巨大且紧密排列，可以模拟黑洞的引力。对于附近飞驰的S星和G源来说，这种差异几乎无法察觉。它们的轨道看起来和观测中完全一样。
在这幅画中，银河系的心脏不是吞噬时空的物体，而是一个密集的暗物质结，静静地弯曲着引力。
当银河本身加入故事时
这一提议特别引人注目的是，它不仅仅停留在核心。解释内圈疯狂运行的暗物质结构也向外延伸，塑造了恒星和气体在整个银河系中的运动。
这时，欧洲航天局的详细恒星巡天Gaia DR3数据变得至关重要。盖亚细致地绘制了银河系远离核心的旋转路径，描绘了银河系外晕的旋转曲线。
数据显示开普勒速度下降，即在远距离旋转速度逐渐减慢。研究人员发现，当他们的费米子暗物质晕与星系盘和膨胀中已知的普通物质质量结合时，这种减速自然会显现。
这很重要，因为传统的冷暗物质模型倾向于预测带有延长且逐渐变薄的“尾巴”的晕，这些“尾巴”由幂律描述。相比之下，费米子模型产生了一个更紧凑的晕尾，结构更紧密，与盖亚观测到的相符。
首次，同一暗物质框架似乎能够解释银河系平静而遥远的自转及其剧烈的中心动力学。
一实体，两面
拉普拉塔天体物理研究所的该研究合著者卡洛斯·阿尔盖莱斯博士将此描述为一种概念上的转变，而非简单的替代。
“我们不仅仅是用一个暗天体替代黑洞，”他解释道。“我们提出的是，超大质量中心天体和银河系的暗物质晕是同一连续物质的两种表现。”
换句话说，银河系的黑暗核心与其广袤的黑暗晕可能紧密相连，而非由不同理论拼凑而成的独立谜团。银河系可能由单一黑暗成分构成，随着距离和密度改变其行为。
这一理念跨越了几乎难以想象的差异尺度，从中心附近的光时到边缘数万光年的尺度。
一个看起来很熟悉的影子
该模型最引人注目的特点或许是它通过了现代天文学中最具视觉冲击力的测试之一：黑洞阴影。
2022年，事件视界望远镜合作组发布了人马座A*的图像，显示出一个环绕着黑暗中心区域的发光环。这种阴影状特征被誉为黑洞的直接视觉证据。
然而，佩勒及其同事之前发表在《MNRAS》上的一项研究探讨了如果吸积盘——一个旋转的高温物质盘——照射到一个致密费米子暗物质核心，会发生什么。结果令人惊讶。暗物质核心投下的阴影与观察到的极为相似。
据主要作者瓦伦蒂娜·克雷斯皮（Valentina Crespi）称，这种相似绝非巧合。密集的核心强烈折射光线，形成一个被明亮环绕的中央黑暗，极似黑洞的轮廓。
“我们的模型不仅解释了恒星的轨道和银河系的旋转，”克雷斯皮说，“还与著名的'黑洞阴影'图像相符。”
换句话说，即使是我们最标志性的银河系中心图像，也可能不再是曾经看似决定性的证据。
数据、怀疑与前路
为了验证他们的观点，研究人员对费米子暗物质情景与传统黑洞模型进行了统计比较。目前，仅靠内侧恒星的运动尚无法明确区分两者。这两种解释都与现有观察结果兼容。
暗物质模型的独特之处在于其统一的框架。它同时考虑了中心恒星轨道、影子状图像以及星系的大尺度旋转，而每种现象都没有单独的成分。
团队强调，未来的观测将至关重要。智利超大望远镜上的重力干涉仪等仪器进行更精确的测量，可以揭示恒星运动的细微差异。另一个有前景的测试是寻找光子环，这是一种在真黑洞附近预期存在但暗物质核心场景中不存在的独特特征。
这些观察最终可能改变局势。
为什么这改变了我们看待银河的方式
这项研究之所以重要，是因为它挑战了现代天文学中根深蒂固的观念之一，不是通过抛弃证据，而是将其编织成一个更广泛、更连贯的故事。
如果银河系中心不是黑洞主导，而是被密集的暗物质集中所占据，这将重塑我们对银河演化和暗物质本质的理解。银河系将不再围绕单一奇异的天体组织，而是一个连续的物质，静静地在各个尺度上塑造结构。
这也会提醒我们，即使是最戏剧性的宇宙现象，有时也能被潜藏在背景中更微妙、更奇异的物理现象所解释。
在我们银河系的中心，或许有某种无形的力量在维系着一切。无论是黑洞还是暗物质核心，答案不仅会告诉我们银河系的构成，还会告诉我们关于这个称之为家的宇宙还有多少需要学习。
研究详情
V Crespi 等，《围绕费米子暗物质组成的超大质量致密天体运行的S星和G源的动力学》，《英国皇家天文学会月报》（2026年）。DOI：10.1093/mnras/staf1854
