Недавно ученые представили расчеты, показывающие, что процессы в центральной области Млечного Пути можно интерпретировать иначе, без привлечения идеи о существовании черной дыры. Хотя такое предположение звучит довольно необычно и даже немного фантастически, оно заставляет задуматься над соответствием принципа простоты объяснения — знаменитой бритвы Оккама.
Совместная работа международной команды астрофизиков посвящена альтернативному взгляду на активность ядра нашей Галактики, расположенной рядом с объектом Стрелец A*, традиционно принимаемым за сверхмассивную черную дыру.
Исследователи уверены, что предложенная ими модель способна устранить расхождения между современными астрономическими наблюдениями и общепринятыми физическими концепциями. Результаты своей работы авторы разместили в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Уже давно среди ученых бытует мнение, будто темная материя представляет собой совокупность неизвестных науке частиц. Однако у такого подхода немало слабых сторон, неоднократно отмеченных изданием Naked Science.
Например, загадочное распределение темной материи в пределах галактик: хотя ясно, что она окружает каждую галактику невидимым облаком («темным гало»), обнаружить следы этих частиц непосредственно в плоскостях дисков галактик никому пока не удавалось.
Странность здесь очевидна: ведь темная материя обязана взаимодействовать с обычным веществом посредством гравитации. Следовательно, логично ожидать, что наибольшая концентрация темной материи приходится именно на центральные зоны галактик, где сосредоточено максимальное количество обычного вещества.
Но парадоксально, что именно там никаких признаков присутствия темной материи астрономы не обнаруживали.
Чтобы разобраться с этим несоответствием, авторы исследования предложили оригинальную концепцию — фермионную темную материю, состоящую из частиц с точно заданной энергией (56 и 300 кэВ).
Напомним, фермионами называют частицы вроде нейтрино, обладающие полуцелым спином, тогда как знакомые нам бозоны типа фотона обладают целым спином. Присвоив гипотетическим частицам темной материи характеристики фермионов, физики получили совершенно иное представление об их поведении.
По модели исследователей, получившей название в честь трех авторов публикации, фермионная темная материя концентрируется крайне плотно в центрах галактик, однако дальше от центра ее плотность резко снижается.
Именно эта особенность помогает объяснить отсутствие регистрации темной материи вблизи Солнечной системы, несмотря на то, что влияние темной материи отчетливо проявляется на краях галактического диска, обеспечивая ускоренное вращение периферийных областей.
Далее ученые задались вопросом: какую картину динамики звезд ближе всего к центру Галактики точнее отражает реальность — традиционную идею четырехмиллионной массы черной дыры, превосходящей Солнце, либо новую гипотезу о фермионной экзотической темной материи?
Расчеты показали, что новая модель потенциально способна воспроизвести наблюдаемые эффекты, включая знаменитый феномен «тени черной дыры». Тем не менее современные методы наблюдений недостаточно совершенны, чтобы окончательно выбрать одну из версий.
Однако тут важно отметить, что практически каждая изучаемая галактика демонстрирует наличие в своем сердце сверхмассивных черных дыр. Причем многие из них активно поглощают вещество, формирующее яркие аккреционные диски, чего никак нельзя добиться с использованием фермионной темной материи (по крайней мере, в рамках существующих моделей).
Таким образом, предлагаемая авторами версия выглядит искусственно усложненной: она требует введения специфичных экзотических частиц с жестко заданными характеристиками лишь для того, чтобы объяснить явления, ранее успешно объясняемые без всяких новых частиц — исключительно на основании общей теории относительности и классической концепции черных дыр.