Naukowcy sugerują, że w centrum Drogi Mlecznej może znajdować się skupisko ciemnej materii, a nie czarna dziura
Astronomowie wskazują, że w centrum Drogi Mlecznej może znajdować się skupisko ciemnej materii, a nie jak dotychczas uważano supermasywna czarna dziura.
W ramach nowego badania, naukowcy z Institute of Astrophysics La Plata, International Centre for Relativistic Astrophysics Network and National Institute for Astrophysics, Relativity and Gravitation Research Group i Institute of Physics University of Cologne, odkryli, że nasza galaktyka Droga Mleczna może nie mieć w swoim centrum supermasywnej czarnej dziury, ale raczej ogromne skupisko ciemnej materii wywierającej taki sam wpływ grawitacyjny. Astronomowie uważają, że ta niewidzialna substancja, która stanowi większość masy Wszechświata, może wyjaśniać zarówno zachowanie gwiazd oddalonych o zaledwie kilka godzin świetlnych od centrum galaktyki, jak i poruszanie się całej materii na obrzeżach Drogi Mlecznej. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Jak podkreślają badacze, kwestionuje to wiodącą teorię, zgodnie z którą Sagittarius A* (Sgr A*), hipotetyczna czarna dziura znajdująca się w centrum naszej galaktyki, jest odpowiedzialna za obserwowane orbity grupy gwiazd, znanych jako gwiazdy S, które są położone blisko centrum galaktyki i poruszają się z ogromną prędkością sięgającą kilku tysięcy kilometrów na sekundę. W ramach nowego badania, astronomowie zaproponowali alternatywną koncepcję, zgodnie z którą określony rodzaj ciemnej materii złożonej z fermionów, czyli lekkich cząstek subatomowych, może tworzyć unikalną strukturę kosmiczną, która może być zgodna z wiedzą na temat wpływu jądra Drogi Mlecznej, na resztę galaktyki.
Teoretycznie, jak opisują astronomowie, tworzyłaby ona supergęste, zwarte jądro otoczone rozległą, rozproszoną otoczką, które razem działałyby jako jedna, zjednoczona całość. Wewnętrzne jądro byłoby tak zwarte i masywne, że mogłoby naśladować przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury i wyjaśniać orbity gwiazd S, które udało się dotychczas uchwycić, a także poruszanie się zapylonych obiektów, znanych jako „źródła G” („G-sources”), które również są obecne w pobliżu jądra.
W ramach badania wykorzystano najnowsze dane z misji Europejskiej Agencji Kosmicznej, Gaia, dzięki którym udało się sporządzić mapę krzywej rotacji zewnętrznego halo Drogi Mlecznej, co pokazało, jak gwiazdy i gaz orbitują daleko od centrum.
Naukowcy zaobserwowali spowolnienie krzywej rotacji naszej galaktyki, znane jako spadek keplerowski (Keplerian decline), które według badaczy można wyjaśnić modelem ciemnej materii zewnętrznego halo w połączeniu z tradycyjnymi składnikami masy dysku i wybrzuszenia składających się ze zwykłej materii. Astronomowie podkreślają, że wzmacnia to model zakładający, że centrum Drogi Mlecznej składa się ze skupiska ciemnej materii.
„Po raz pierwszy model ciemnej materii z powodzeniem połączył tak różne skale i orbity obiektów, w tym współczesną krzywą rotacji i dane dotyczące gwiazd znajdujących się w centrum gaalktyki. Nie sugerujemy tylko zastąpienia czarnej dziury ciemnym obiektem; proponujemy również, aby supermasywny obiekt w centrum i halo ciemnej materii galaktyki były dwoma przejawami tej samej substancji” – mówi Carlos Argüelles z Institute of Astrophysics La Plata.
Poprzednie badania wykazały, że dysk akrecyjny oświetlałby gęste jądro składające się z ciemnej materii, rzucało by ono cień podobny do tego, który został uchwycony w ramach programu naukowego Event Horizon Telescope (EHT), w czasie obserwacji Sgr A*.
„Nasz model nie tylko wyjaśnia orbity gwiazd i rotację galaktyki, ale jest również zgodny ze słynnym obrazem czarnej dziury. Gęste jądro ciemnej materii może naśladować jej cień, ponieważ tak silnie zakrzywia światło, tworząc centralną ciemność otoczoną jasnym pierścieniem” – podkreśla Valentina Crespi z Institute of Astrophysics La Plata.
Naukowcy porównali statystycznie swój model ciemnej materii fermionowej z tradycyjnym modelem czarnej dziury i odkryli, że chociaż obecne dane dotyczące wewnętrznych gwiazd Drogi Mlecznej, nie pozwalają jeszcze jednoznacznie rozróżnić tych dwóch założeń, model ciemnej materii zakłada ujednoliconą strukturę, która wyjaśnia dokładną budowę centrum Drogi Mlecznej (orbity gwiazd i rzucany cień przez obiekt supermasywny obiekt centralny) oraz galaktykę jako całość.
Astronomowie twierdzą, że do potwierdzenia przewidywań dotyczących nowego modelu kluczowe znaczenie będą miały bardziej precyzyjne dane z instrumentów takich jak interferometr GRAVITY na teleskopie Very Large Telescope w Chile oraz poszukiwanie unikalnych śladów pierścieni fotonowych – kluczowej cechy czarnych dziur, która nie występowałaby w wypadku jądra składającego się z ciemnej materii.
Emil Gołoś
