2026重磅发现:银河系中心可能没有黑洞! 研究显示或另有它物

作者:拓荒牛 分类:默认分类 时间:2026-09-27 16:32
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2018年5月,一颗编号S2的恒星贴着银河系中心冲了过去。最近的时候,它离那个看不见的东西只有约120个天文单位,速度每秒7650公里——光速的百分之二点五五。

就是靠这样一圈圈量下来,天文学家算出银心蹲着一个约430万倍太阳质量的家伙,2020年的诺贝尔物理学奖也发给了这项工作。可2026年2月5日,《皇家天文学会月刊》上登出一篇论文说:同样这些轨道,换个东西来解释,一样对得上。

那个东西,是一团由费米子暗物质构成、处于简并态的致密核心,没有事件视界。银河系中心可能没有黑洞,另有它物——凭什么这么说?

先把旧的那套账算清楚,才知道新论文动的是哪一环。

银河系中心离我们两万七千光年,中间隔着厚厚的尘埃,可见光根本穿不过来。天文学家能做的,是用红外望远镜盯住那一小片天区,记下附近几十颗恒星的位置,年复一年地记。

S2是其中跑得最凶的一颗,绕一圈16.05年——一个博士生入学时它在远端,等这人当上教授,它刚好又冲回近心点一次。

轨道画出来,剩下的就是中学物理的老套路:一个天体绕着什么东西转,转得多快、离多远,就能反推出中心那团质量有多大。几十颗星量下来,答案收敛到约430万倍太阳质量。

S2最近那一趟离中心只有约120个天文单位——这个距离摆到太阳系里,也就比冥王星的轨道远几倍。把四百多万个太阳塞进这么小一块地方,还得让它老老实实待着不发出可见的光,能做到的候选者,长期以来只有黑洞一个。

这里有个关键,很多人读新闻时会跳过去:轨道只能称出两件事,一是有多重,二是挤在多小的范围里。

它是什么做的、有没有事件视界、掉进去还能不能出来,恒星绕着它转是不会告诉你的。引力是个粗心的信使,它只报总量和位置,不报成分。

2020年诺贝尔奖的措辞,其实把这层分寸保留得很好。给Genzel和Ghez的表彰写的是“发现银河系中心超大质量致密天体”——致密天体,而不是黑洞。

诺奖的科普材料也讲明白了,黑洞是目前唯一已知能符合这些观测的候选者。它说的是“唯一已知”,不是“唯一可能”。这一字之差,就是这些年一直开着的那道缝。

2026年2月5日那篇论文,干的就是往这道缝里塞了一个新候选。Crespi等人不去挑S2的数据毛病,也不质疑那430万倍太阳质量,他们做的是另一件事:把一团费米子暗物质构成的致密核心放进银心,重新算一遍S星团和几个G源的轨道。

结果是能对上,而且对得相当死——两套模型给出的轨道参数,差异小于百分之一。同一批恒星轨迹,画在纸上几乎重合。你没法靠盯着S2跑,来判断它究竟绕着什么在跑。

那么被拿来顶替的,到底是个什么玩意儿?它是暗物质,但不是平常科普里那种飘忽的、只管在星系外围拉一把的东西。

这个模型里的暗物质由费米子构成,而费米子有个脾气:泡利不相容原理,同一个量子态里挤不进两个。压得越狠,它顶得越凶。中子星就是靠这股劲撑着不塌的——一勺子物质重上亿吨,照样稳稳立在那儿。

把这套逻辑放大到银心尺度,就得到一个由简并态费米子组成的超大质量致密核心。它足够重、足够小,从外面看引力跟黑洞几乎一样,但它没有事件视界,没有那道“进去就出不来”的单向门。

这套模型最漂亮的地方,在于它不是单给银心配了个零件。同一团暗物质在这个框架里是连续的一整套:往里压成硬核,往外铺成弥散的晕。

核心负责冒充黑洞,外围的晕负责解释星系旋转曲线——就是那个困扰天文学界几十年的老问题,星系外缘的恒星转得比可见物质允许的快得多。一套东西,同时接住里外两头,这在物理学家眼里是很有吸引力的形态。

有意思的是外围那一段。欧洲空间局Gaia卫星第三批数据给出的银河系旋转曲线,在最外围出现了开普勒式的下降——转速随着距离往下掉,掉得像太阳系里行星那样规矩。团队说,这正是费米子晕预言的样子。

还有一笔旧账,这个模型也顺手结了。2014年前后,一团叫G2的气体云擦过银心,事后测出来它的速度比开普勒轨道该有的慢。

当时的解释是吸积流在拖它——周围有稀薄气体,跑过去被摩擦掉了一部分速度。听起来合理,但拖曳力的强弱是个可以调的参数,调到合适为止,多少有点凑的意味。

而在费米子暗物质核心的引力场里,G2本来就该那么走,不用额外加一只手去拽。

得说清楚分寸:以上全是模型主张,不是已经证实的东西。暗物质到底是什么,物理学至今没有答案,模型里那些费米子的质量参数是假设进去的数,这团简并态的核心存不存在,目前也没有任何直接证据。

但这不妨碍它是个合格的对手。一个理论要被认真对待,门槛就是能解释已有的全部观测,并且不引入新矛盾。这一条,它过了。

说到这儿,总会有人举出那张照片。2022年5月12日,事件视界望远镜团队发布了人马座A*的图像:一圈橙红色的亮环,直径51.8微角秒,误差2.3,中间围着一块暗斑。当时全世界的媒体都用了同一个说法——我们银河系的黑洞,终于被拍到了。

这张图是实打实的成果,它证明银心那个东西确实致密到了视界尺度,不然周围的光不会被弯成那个样子。

但有一件事当时就写在官方说明里,只是传着传着被丢掉了:照片上那圈亮环,是外围高温气体发出的辐射经引力弯折后的成像,中间的暗区是光被挡住或吞掉留下的阴影。黑洞本体不在照片上——不发光的东西,相机是拿它没办法的。

于是问题变成:能造出这样一圈环加一块阴影的,是不是只有黑洞?

2024年Pelle等人在同一本期刊上给出了否定的答案。他们做了模拟:拿一个致密的费米子暗物质核心,外面照样围一圈吸积盘去照亮它,算出来的图像同样是中间黑、周围亮的一个环。

原因不难理解——足够致密的引力场本身就会把光线掰弯、把中心区的辐射压暗,视界只是造成这个效果的方式之一。

那能不能分出胜负?有办法,叫光子环。光绕着中心天体转整整一圈甚至几圈之后再射出来,会在图像上叠出一道极细、极亮的尖锐结构。这东西是黑洞独有的,暗物质核心造不出来。找到它,这场争论当场结束。

麻烦在于目前根本看不见。在M87星系那个更大的黑洞上,理论算出的最内层子环厚度不足4微角秒,比现有地基望远镜阵列能分辨的极限还小一截。不是差一点,是差着一个台阶。下一代的ngEHT和送上太空的干涉基线项目,正是为这件事准备的,但那要等。

所以现在的局面是这样的:银心确实蹲着一个约430万倍太阳质量、挤在太阳系尺度里的致密天体,这一点没人否认,被重新拿出来问的是它的本质。论文作者自己把话说得很克制——现有数据尚不能在黑洞模型和暗物质模型之间作出决定性区分。他们没有宣布推翻什么,只是把一个原本被默认为唯一的答案,改回了选择题。

S2还在跑。它下一次冲到近心点是2034年,那时候GRAVITY的升级设备会盯着它,试着测出中心天体转不转、怎么转。一颗恒星绕一圈要16年,人这辈子能等到的次数屈指可数。

银河系中心到底有没有黑洞,还是另有它物——答案得等它再跑回来一趟,或者等我们终于看清那道细得离谱的光环。

参考资料:

暗物质而非黑洞可能驱动银河系中心.英国皇家天文学会(RAS)

环绕费米子暗物质超大质量致密天体的S星和G源的动力学.《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)

天文学家首次揭示我们星系中心黑洞的图像.事件视界望远镜合作组(EHT)

黑洞与银河系最深层的秘密.瑞典皇家科学院(KVA)

模糊暗物质与S星:探测银河系中心的暗物质尖峰.《天文学与天体物理学》

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