一个令人震惊的理论正在动摇天文学界的共识。来自阿根廷、意大利、哥伦比亚和德国的国际研究团队提出，银河系中央可能并非藏着一个超大质量黑洞，而是一团致密的暗物质核心。这一发表在《皇家天文学会月刊》上的研究挑战了我们对人马座A星的传统认知，也为理解宇宙结构打开了一扇新的窗口。
一场关于引力起源的争论
过去几十年，天文学家一直认为人马座A星是一个质量约为太阳430万倍的超大质量黑洞，它用强大的引力束缚着周围高速运转的恒星群。这些被称为S星的恒星以每秒数千公里的惊人速度旋转，轨道周期短至几年到几十年。传统理论认为只有黑洞才能产生如此巨大的引力效应。但是新研究提出了一个大胆的替代方案：由费米子构成的暗物质可以形成一种独特的双重结构，内部是极其致密的核心，外部则是广阔而弥散的晕状结构。这个暗物质核心的密度和质量足以模拟黑洞的引力场，同样能够解释S星的极端轨道运动。阿根廷拉普拉塔天体物理研究所的卡洛斯·阿圭列斯博士强调，这不仅仅是简单的替换概念。他们提出的模型将星系中心的超大质量天体与整个星系的暗物质晕统一起来，视为同一种连续物质在不同尺度上的表现。
盖亚望远镜提供的关键证据
欧洲航天局盖亚任务的第三批数据发布成为这项研究的重要支撑。盖亚望远镜精确绘制了银河系外围恒星的运动轨迹，揭示了星系旋转曲线在远离中心时逐渐减速的开普勒衰减现象。研究团队发现，费米子暗物质模型能够同时解释两个截然不同的尺度：银河系中心几光时范围内恒星的剧烈运动，以及距离中心数万光年外物质的缓慢旋转。这种统一性是传统黑洞模型难以实现的。这幅艺术作品描绘了银河系，其中最内侧的恒星以接近相对论速度（定义为速度接近光速，通常认为光速的10%或以上）围绕着一个致密的暗物质核心运动，中心没有黑洞。在更远的距离上，同样的不可见暗物质分布的晕状部分继续影响着银河系外围恒星的运动，勾勒出特征性的旋转曲线。图片来源：Valentina Crespi等。授权类型：署名（CC BY 4.0）。更重要的是，费米子暗物质晕的结构与传统冷暗物质模型存在关键差异。冷暗物质晕遵循延伸的幂律分布，而费米子模型预测的晕结构更为紧凑，这与盖亚观测到的旋转曲线特征更加吻合。
阴影之谜：暗物质也能"伪装"成黑洞
事件视界望远镜在2022年公布的人马座A星图像显示了一个明亮的光环围绕着中央黑暗区域，这被认为是黑洞事件视界的直接证据。但研究团队此前发表的另一项研究表明，致密的暗物质核心同样可以产生类似的阴影效应。论文第一作者瓦伦蒂娜·克雷斯皮解释，当吸积盘的辐射照射在致密暗物质核心上时，由于光线被强烈弯曲，会形成一个中心黑暗区域和周围的明亮环状结构。这个"伪装"效果与真实黑洞几乎无法区分，这也是为什么过去的观测无法排除暗物质核心的可能性。关键的区别在于光子环的存在。黑洞会产生一种独特的多重光子环结构，这是光线在事件视界附近经过多次绕转后形成的。而暗物质核心模型不会产生这种特征，这为未来的观测提供了判别依据。
未来观测将揭晓答案
研究团队指出，目前关于S星轨道的观测数据还不足以完全区分黑洞和暗物质核心两种模型。统计分析显示，两种情况都能合理解释现有数据，但暗物质模型提供了更统一的理论框架。智利甚大望远镜上的GRAVITY干涉仪将成为检验这一理论的关键工具。这台高精度仪器能够追踪S星的运动细节，并寻找光子环等黑洞独有的特征。如果未来观测发现光子环不存在，将成为暗物质核心模型的有力支持。这项研究的意义远超银河系本身。如果银河系中心确实是暗物质核心而非黑洞，意味着其他星系中心的"超大质量黑洞"也可能需要重新审视。暗物质作为宇宙中最神秘的成分，可能在塑造星系结构方面扮演着比我们想象中更加核心的角色。这场关于银河系心脏本质的争论才刚刚开始，最终答案或许将改写我们对宇宙的基本认知。