Μαύρη τρύπα ή σκοτεινή ύλη; – Το κοσμικό αντικείμενο που τροφοδοτεί την καρδιά του Γαλαξία μας

Ο Γαλαξία μας ίσως να μην κρύβει στο κέντρο της μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, αλλά ένα τεράστιο συσσωμάτωμα μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με νέα μελέτη αστρονόμων. Η αόρατη αυτή ουσία, που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος, φαίνεται να εξηγεί τόσο την έντονη κίνηση των άστρων κοντά στο κέντρο όσο και τη σταδιακή περιστροφή του γαλαξία στις εξωτερικές του περιοχές.

Αμφισβητείται η θεωρία για τη μαύρη τρύπα Τοξότης Α*

Η έρευνα αμφισβητεί την κυρίαρχη θεωρία ότι η Sagittarius A* (Sgr A*), η προτεινόμενη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία, ευθύνεται για τις τροχιές των άστρων τύπου S, τα οποία κινούνται με ταχύτητες χιλιάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.

Η διεθνής επιστημονική ομάδα προτείνει μια εναλλακτική εξήγηση: ένα είδος σκοτεινής ύλης αποτελούμενο από φερμιόνια – ελαφριά υποατομικά σωματίδια – μπορεί να σχηματίζει μια μοναδική κοσμική δομή που ταιριάζει με τα δεδομένα για τον πυρήνα του Γαλαξία.

Η θεωρία αυτή προβλέπει έναν υπέρπυκνο, συμπαγή πυρήνα που περιβάλλεται από ένα εκτεταμένο, διάχυτο φωτοστέφανο, τα οποία λειτουργούν ως ενιαίο σύστημα. Ο εσωτερικός πυρήνας θα μπορούσε να μιμείται τη βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας, εξηγώντας τις παρατηρούμενες τροχιές των άστρων S και των αντικειμένων G που βρίσκονται στην ίδια περιοχή.

Ο χάρτης της αποστολής Gaia και η εξήγηση του εξωτερικού φωτοστέφανου

Καθοριστικής σημασίας για τη νέα ανάλυση ήταν τα δεδομένα της αποστολής Gaia DR3 του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, η οποία χαρτογράφησε με ακρίβεια την καμπύλη περιστροφής του εξωτερικού φωτοστέφανου του Γαλαξία. Οι παρατηρήσεις κατέγραψαν μια επιβράδυνση της περιστροφής, γνωστή ως «Keplerian decline».

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το φαινόμενο αυτό εξηγείται από το μοντέλο σκοτεινής ύλης τους, όταν συνδυάζεται με τη μάζα του γαλαξιακού δίσκου και του εξογκώματος από ορατή ύλη. Το γεγονός αυτό ενισχύει το λεγόμενο φερμιονικό μοντέλο, το οποίο προβλέπει πιο συμπαγείς δομές σε σχέση με τα παραδοσιακά μοντέλα ψυχρής σκοτεινής ύλης.

Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από συνεργασία επιστημόνων από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής La Plata στην Αργεντινή, το Διεθνές Κέντρο Σχετικιστικής Αστροφυσικής και το Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Ιταλίας, την ερευνητική ομάδα Σχετικότητας και Βαρύτητας στην Κολομβία και το Πανεπιστήμιο της Κολωνίας στη Γερμανία.

«Είναι η πρώτη φορά που ένα μοντέλο σκοτεινής ύλης γεφυρώνει τόσο διαφορετικές κλίμακες και τροχιές αντικειμένων», δήλωσε ο Δρ. Κάρλος Αργουέγιες από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής La Plata. «Δεν αντικαθιστούμε απλώς τη μαύρη τρύπα με ένα σκοτεινό αντικείμενο· προτείνουμε ότι ο κεντρικός υπερμεγέθης σχηματισμός και το φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης είναι εκδηλώσεις της ίδιας ουσίας».

Η «σκιά» που μιμείται μαύρη τρύπα

Το φερμιονικό αυτό μοντέλο έχει ήδη περάσει ένα σημαντικό τεστ. Προηγούμενη μελέτη, δημοσιευμένη στο MNRAS, έδειξε ότι όταν ένας δίσκος προσαύξησης φωτίζει τους πυκνούς αυτούς πυρήνες, δημιουργείται μια σκιά παρόμοια με εκείνη που κατέγραψε το Event Horizon Telescope για την Sgr A*.

«Το σημείο αυτό είναι καθοριστικό», ανέφερε η επικεφαλής της μελέτης, Βαλεντίνα Κρέσπι. «Το μοντέλο μας εξηγεί όχι μόνο τις τροχιές των άστρων και την περιστροφή του Γαλαξία, αλλά και τη διάσημη εικόνα της “σκιάς” μαύρης τρύπας, καθώς ο πυκνός πυρήνας σκοτεινής ύλης καμπυλώνει το φως δημιουργώντας σκοτεινό κέντρο και φωτεινό δακτύλιο».

Η επόμενη φάση των παρατηρήσεων

Οι ερευνητές συνέκριναν στατιστικά το μοντέλο σκοτεινής ύλης με το παραδοσιακό μοντέλο μαύρης τρύπας. Αν και τα τρέχοντα δεδομένα δεν επιτρέπουν ακόμη οριστικό διαχωρισμό των δύο σεναρίων, η νέα προσέγγιση προσφέρει ένα ενιαίο πλαίσιο που εξηγεί τόσο τον γαλαξιακό πυρήνα όσο και τη συνολική δομή του Γαλαξία.

Η συνέχιση των παρατηρήσεων με όργανα όπως ο συμβολόμετρος GRAVITY στο Very Large Telescope στη Χιλή, καθώς και η αναζήτηση των χαρακτηριστικών «δακτυλίων φωτονίων» – στοιχείο που υπάρχει μόνο στις μαύρες τρύπες – θα είναι κρίσιμες για την επιβεβαίωση ή όχι του νέου μοντέλου.

Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών ενδέχεται να αλλάξουν ριζικά την κατανόησή μας για τη φύση του κοσμικού γίγαντα που βρίσκεται στην καρδιά του Γαλαξία μας.