Recent onderzoek betwist de al lang bestaande veronderstelling dat het superzware object in het hart van de Melkweg, Sagittarius A (Sgr A ), een zwart gat is. In plaats daarvan stellen wetenschappers dat het om een buitengewoon dichte massa donkere materie zou kunnen gaan – een concept met verstrekkende gevolgen voor ons begrip van sterrenstelsels en de aard van donkere materie zelf.
Het pleidooi voor donkere materie boven zwarte gaten
Jarenlang hebben astronomen sterren in een baan om Sgr A* waargenomen met ongelooflijke snelheden – tot wel 10% van de lichtsnelheid – wat de aanwezigheid van een krachtige zwaartekracht bevestigt. De banen van in stof gehulde “G-bronnen” nabij het Galactische Centrum komen ook overeen met deze intense zwaartekracht. Traditioneel wordt dit toegeschreven aan een zwart gat met 4,6 miljoen keer de massa van onze zon. Een nieuw model suggereert echter dat een even grote massa donkere materie exact dezelfde effecten zou kunnen veroorzaken.
Dit gaat niet alleen over het verwisselen van het ene onzichtbare object voor het andere. De sleutel ligt in het type donkere materie. Het model van het team vereist ‘fermionische’ donkere materie, bestaande uit ultralichte deeltjes, om een compacte kern te vormen die een zwart gat nabootst en tegelijkertijd een enorme, diffuse halo creëert die verder reikt dan het zichtbare sterrenstelsel. Andere composities van donkere materie kunnen deze structuur niet repliceren.
Gaia’s rol in het uitdagen van bestaande modellen
Het bewijsmateriaal ter ondersteuning van deze theorie komt deels uit gegevens verzameld door de Gaia-missie van het European Space Agency. Gaia heeft de rotatie van sterren in de buitenste halo van de Melkweg nauwkeurig in kaart gebracht, waardoor een vertraging in de galactische rotatiecurve zichtbaar werd – een fenomeen dat bekend staat als Kepleriaanse achteruitgang.
Het standaard kosmologische model, dat uitgaat van ‘koude’ (langzaam bewegende) donkere materie, heeft moeite om deze achteruitgang te verklaren. Fermionische donkere materie voorspelt echter een strakkere, compactere halo die de waargenomen vertraging zou kunnen verklaren. Dit is van cruciaal belang omdat het de kloof overbrugt tussen waarnemingen in het galactische centrum en die in de buitenste halo.
The Shadow of Doubt: uitleg over het Event Horizon-telescoopbeeld
Een grote uitdaging voor de hypothese van donkere materie is het beeld van Sgr A*, vastgelegd door de Event Horizon Telescope (EHT). De gloeiende ring rond een donker centraal gebied lijkt consistent met de schaduw van een zwart gat. Onderzoekers hebben echter aangetoond dat een dichte kern van fermionische donkere materie ook licht sterk genoeg kan afbuigen om een soortgelijke schaduw te creëren, ondanks dat deze onzichtbaar is voor directe observatie.
‘Ons model verklaart niet alleen de banen van sterren en de rotatie van het sterrenstelsel, maar komt ook overeen met het beroemde beeld van de schaduw van een zwart gat’, zegt Valentina Crespi, teamleider bij het Instituut voor Astrofysica La Plata.
Volgende stappen: de theorie testen
Hoewel het donkere-materiemodel met succes waargenomen gedrag heeft gerepliceerd, waaronder de banen van sterren, de galactische structuur en de schaduw van het zwarte gat, is dit nog in de kinderschoenen. Het team stelt toekomstige waarnemingen voor met behulp van de Very Large Telescope (VLT) om te zoeken naar “fotonringen” rond Sgr A*. Hun aanwezigheid zou een zwart gat bevestigen; hun afwezigheid zou de argumenten voor een kern van donkere materie kunnen versterken.
Het debat is nog lang niet beslecht. Het centrale mysterie van de Melkweg blijft bestaan: een klontje donkere materie of een superzwaar zwart gat? Alleen verdere observaties zullen de waarheid onthullen.
