Wielka pomyłka w centrum Drogi Mlecznej. „Tam wcale nie ma czarnej dziury”

Myśleliśmy, iż wiemy, co drzemie w sercu naszej galaktyki. Tymczasem astronomowie zrzucili właśnie bombę: to wcale nie musi być czarna dziura.

Podręczniki do astronomii mogą wymagać pilnej aktualizacji. Od lat żyjemy w przekonaniu, iż grawitacyjnym sercem naszej galaktyki jest supermasywna czarna dziura o nazwie Sagittarius A*.

Tymczasem międzynarodowy zespół naukowców rzucił właśnie wyzwanie tej teorii. Twierdzą oni, iż ten kosmiczny gigant to w rzeczywistości nie czarna dziura, a niewyobrażalnie gęste skupisko tajemniczej ciemnej materii. I co najważniejsze, ich model matematyczny pasuje do obserwacji lepiej niż cokolwiek wcześniej.

Najnowsze badania opublikowane w prestiżowym Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) mogą wywrócić naszą wiedzę o kosmosie do góry nogami. Do tej pory uważaliśmy, iż gwałtowny taniec gwiazd typu S, które pędzą wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością tysięcy kilometrów na sekundę, jest dowodem na istnienie tam supermasywnej czarnej dziury.

Jednak naukowcy z Argentyny, Włoch, Kolumbii i Niemiec proponują alternatywę: to fermiony.

Co, jeżeli to nie dziura, a gęsta chmura?

Badacze sugerują, iż w centrum naszej galaktyki nie ma osobliwości, ale gigantyczne skupisko ciemnej materii złożonej z lekkich cząstek subatomowych zwanych fermionami. Według tej teorii, ciemna materia tworzy unikalną strukturę: supergęsty, kompaktowy rdzeń otoczony przez rozległe, rzadsze halo. To właśnie ten gęsty rdzeń miałby generować tak potężną grawitację, iż doskonale imituje ona działanie czarnej dziury.

Dla obserwatora patrzącego z Ziemi efekt jest niemal identyczny. Grawitacja tego obiektu wyjaśnia szalone orbity gwiazd S oraz zachowanie tajemniczych, owianych pyłem obiektów znanych jako źródła G, które znajdują się w pobliżu centrum naszej galaktyki.

Jednak nowy model fermionowy robi coś, z czym tradycyjne teorie miały problem, łączy to, co dzieje się w samym sercu galaktyki, z tym, co dzieje się na jej dalekich peryferiach.

Jeden model, by rządzić nimi wszystkimi

Kluczem do nowej teorii okazały się dane z misji Europejskiej Agencji Kosmicznej GAIA DR3. Mapa rotacji zewnętrznego halo Drogi Mlecznej pokazała coś, co astronomowie nazywają spadkiem keplerowskim, prędkość rotacji gwiazd i gazu maleje wraz z odległością od centrum. Tradycyjne modele tak zwanej zimnej ciemnej materii przewidują inne rozłożenie masy. Natomiast model fermionowy pasuje tu idealnie.

Dr Carlos Argüelles z Instytutu Astrofizyki La Plata, współautor badania, podkreśla przełomowy charakter tego odkrycia. Zauważa on, iż po raz pierwszy model ciemnej materii skutecznie połączył tak skrajnie różne skale.

Naukowcy nie podmieniają po prostu czarnej dziury na inny obiekt. Proponują wizję, w której supermasywny obiekt centralny i halo otaczające całą galaktykę to w rzeczywistości dwie manifestacje tej samej, ciągłej substancji. To spójna całość, zamiast oddzielnych elementów układanki.

Więcej na Spider’s Web:

• Coś uderzyło w Ziemię, a nie miało prawa istnieć. „To pradawny potwór”

Ale zaraz, przecież widzieliśmy zdjęcie!

Sceptycy natychmiast zapytają: a co ze słynnym zdjęciem cienia czarnej dziury, które pokazał nam Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT)? Przecież widzieliśmy ten charakterystyczny, pomarańczowy pierścień wokół ciemności.

Okazuje się, iż zwolennicy nowej teorii są na to gotowi. Valentina Crespi, główna autorka badania, wyjaśnia, iż gęsty rdzeń z ciemnej materii zagina światło tak silnie, iż tworzy niemal identyczny efekt wizualny.

Wcześniejsze badania tego samego zespołu wykazały, iż gdy dysk akrecyjny oświetla taki gęsty rdzeń ciemnej materii, rzuca on cień łudząco podobny do tego, który znamy ze zdjęć Sagitarius A*. Model fermionowy nie tylko wyjaśnia grawitację i rotację galaktyki, ale jest też spójny z tym, co widziały nasze teleskopy. To sprawia, iż alternatywa dla czarnej dziury staje się niebezpiecznie prawdopodobna.

Sąd ostateczny nadejdzie z Chile

Czy to koniec czarnych dziur w centrach galaktyk? Jeszcze nie. Obecne dane statystyczne nie pozwalają jednoznacznie rozstrzygnąć, czy mamy do czynienia z czarną dziurą, czy z gęstym skupiskiem fermionów. Oba scenariusze pasują do obecnych obserwacji. Jednak nauka nie lubi remisu i niedługo doczekamy się dogrywki.

Rozstrzygające dowody mają dostarczyć przyszłe obserwacje z użyciem interferometru GRAVITY, zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile. Astronomowie będą szukać unikatowej sygnatury tzw. pierścieni fotonowych. To kluczowa cecha czarnych dziur, która nie występuje w scenariuszu z rdzeniem z ciemnej materii. jeżeli ich nie znajdziemy, nasze rozumienie kosmicznego behemota w centrum Drogi Mlecznej zmieni się na zawsze.