“在银河系的中心,有一个超大质量黑洞”,这是一个被普遍认同的观点,然而在一项近日发表在《皇家天文学会月刊》上的新研究中,科学家却提出了一种新的观点,即:我们可能错了,银河系中心的那个黑洞可能并不存在,相对来讲,它更可能是一团极为致密的暗物质核心。

根据介绍,构成这个核心的暗物质粒子属于费米子,它们遵循泡利不相容原理,可以在核心内部产生一种量子简并压力,并以此抵抗自身的引力塌缩,从而能够在极小的体积内保持稳定。

打开网易新闻 查看精彩图片

科学家表示,我们之前认为银河系中心有个超大质量黑洞,有一个重要的原因就是,银河系中心的那些恒星和气体云团都在围绕着一个质量很大,体积却很小的引力源高速运动,但这个引力源不一定就是黑洞,因为致密的暗物质核心也可以起到同样的效果。

另一方面,根据此次研究的模拟,在这个暗物质核心的周围,同样也可以形成一个吸积盘结构,其投射出的影像,在形状、大小、明暗分布上,也与事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)于2022年5月12日发布的那张著名的照片非常相似。

那么问题就来了,既然现有的黑洞理论已经能够很好地解释这些观测现象,为什么科学家还要提出这个新的理论呢?这其实要从银河系的整体运动状态讲起。

简单来讲,银河系是一个巨大的棒旋星系,根据科学家的观测,以银河系的旋转速度来看,仅凭我们能够直接观测到的物质质量,其产生的引力根本就无法束缚住这个庞大的星系,所以科学家推测,应该还有一种我们不可见的物质在产生额外的引力。

这种“不可见的物质”就是所谓的暗物质,虽然我们不能直接看到它们的存在,但却可以间接观测到它们产生的引力效应。

也正因为如此,长期以来,一个普遍被认同的理论就是,在银河系之中,除了我们能直接观测到的普通物质之外,还存在大量的暗物质,正是有了它们产生的引力,银河系才不会因为转速过快而分崩离析。

打开网易新闻 查看精彩图片

但问题是,当科学家用这种理论去描述真实的银河系时,往往需要不断调整各种参数(比如暗物质在星系中的具体分布方式),才能勉强与观测数据吻合,这种“靠调参数才能对上”的做法,就强烈暗示了,我们有可能缺少一个更统一、更自然的理论框架。

实际上,此次研究正是给出了这样一种理论,我们可以将其简单地理解为:暗物质并不是随机存在于银河系之中,而是从中心到外侧形成了一种连续的结构,它们在银河系中心被引力压缩成一个极其致密的核心,在更远的地方则逐渐变得稀疏,演化成包裹整个银河系的暗物质晕。

科学家指出,这个理论既能够解释银河系中心附近恒星和气体云团的高速运动,也可以解释整个银河系在大尺度上的整体运动状态。

重要的是,在描述真实的银河系时,它不需要“靠调参数才能对上”这样的做法,而根据该理论建立的计算机模型,其得到的模拟结果与盖亚卫星 DR3 任务(第三批数据发布)所提供的观测数据非常吻合,甚至在一些关键指标上,这种“统一的暗物质结构”模型还比传统的“中心黑洞 + 暗物质”模型更贴近真实情况。

打开网易新闻 查看精彩图片

而这也就意味着,银河系中心的那个黑洞可能并不存在,相对来讲,它更可能是一团极为致密的暗物质核心。

科学家表示,我们是可以通过实际观测来验证这个理论的,因为按照广义相对论的预测,真正的黑洞会在事件视界附近产生一种独特的多重光子环结构,这是光线在强引力作用下反复绕行后形成的,而暗物质致密核心不存在事件视界,因此不会具备同样的光子环特征。

就目前的情况来看,相关的研究仍在进行之中,期待在未来的日子里,科学家能有更多的发现。

参考资料:The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/staf1854