Niedawne badania podważają ogólnie przyjęte założenie, że supermasywny obiekt w centrum Drogi Mlecznej, Sagittarius A (Sgr A ), jest czarną dziurą. Zamiast tego naukowcy spekulują, że może to być niezwykle gęsty zbiór ciemnej materii – koncepcja, która ma daleko idące implikacje dla naszego zrozumienia galaktyk i samej natury ciemnej materii.
Argumenty na rzecz ciemnej materii zamiast czarnych dziur
Przez lata astronomowie obserwowali gwiazdy krążące wokół Sgr A* z niewiarygodną prędkością – do 10% prędkości światła – potwierdzając obecność potężnej siły grawitacyjnej. Orbity pyłowych „źródeł G” w pobliżu Centrum Galaktyki również odpowiadają tej intensywnej grawitacji. Tradycyjnie przypisywano go czarnej dziurze o masie 4,6 miliona mas Słońca. Jednak nowy model sugeruje, że podobna akumulacja ciemnej materii może wywołać ten sam efekt.
To nie jest tylko kwestia zastąpienia jednego niewidzialnego obiektu innym. Kluczem jest typ ciemnej materii. Model zespołu zakłada, że „fermionowa” ciemna materia złożona z ultralekkich cząstek tworzy zwarty rdzeń symulujący czarną dziurę, jednocześnie tworząc rozległe, rozproszone halo rozciągające się poza widzialną galaktykę. Inne kompozycje ciemnej materii nie są w stanie odtworzyć takiej struktury.
Rola Gai w kwestionowaniu istniejących modeli
Poparcie tej teorii pochodzi częściowo z danych zebranych przez misję kosmiczną Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. Gaia dokładnie odwzorowała rotację gwiazd w zewnętrznym halo Drogi Mlecznej, ujawniając spowolnienie krzywej rotacji galaktycznej – zjawisko znane jako rozpad Keplera.
Standardowy model kosmologiczny, który zakłada „zimną” (wolno poruszającą się) ciemną materię, ma trudności z wyjaśnieniem tego spadku. Fermionowa ciemna materia przewiduje jednak gęstsze i bardziej zwarte halo, co może wyjaśniać obserwowane spowolnienie. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ łączy dane uzyskane w centrum galaktyki z danymi uzyskanymi w zewnętrznym halo.
Cień wątpliwości: objaśnienie obrazu z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń
Jednym z głównych problemów związanych z hipotezą ciemnej materii jest zdjęcie Sgr A* wykonane przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT). Świecący pierścień wokół ciemnego centralnego obszaru wydaje się odpowiadać cieniowi rzucanemu przez czarną dziurę. Jednak naukowcy wykazali, że gęsty rdzeń fermionowej ciemnej materii może również zaginać światło na tyle mocno, aby stworzyć podobny cień, mimo że jest niewidoczny dla bezpośredniej obserwacji.
„Nasz model nie tylko wyjaśnia orbity gwiazd i rotację galaktyki, ale jest także spójny ze słynnym obrazem „cienia czarnej dziury”” – mówi Valentina Crespi, liderka grupy w Instytucie Astrofizyki La Plata.
Kolejne kroki: testowanie teorii
Chociaż model ciemnej materii z powodzeniem odtwarza zaobserwowane zachowanie, w tym orbity gwiazd, strukturę galaktyki i cień czarnej dziury, jest jeszcze za wcześnie na wyciąganie wniosków. Zespół proponuje przyszłe obserwacje przy użyciu Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w celu poszukiwania „pierścienia fotonowego” wokół Sgr A*. Jego obecność potwierdzi istnienie czarnej dziury; jego brak może wzmocnić argument za rdzeniem ciemnej materii.
Debata jeszcze się nie skończyła. Tajemnica centrum Drogi Mlecznej pozostaje nierozwiązana: gromada ciemnej materii czy supermasywna czarna dziura? Dopiero dalsze obserwacje ujawnią prawdę.
