În centrul galaxiei noastre, Calea Lactee, se află o regiune compactă și extrem de bogată în energie cunoscută sub numele de Sagittarius A (Sgr A), considerată de decenii drept o gaură neagră supermasivă. Totuși, un studiu recent prezintă o ipoteză alternativă provocatoare: obiectul central ar putea fi, de fapt, o concentrație extrem de densă de materie întunecată care imită comportamentul unei găuri negre.
Această propunere nu neagă complet modelul standard, dar subliniază că datele observaționale actuale ar putea fi compatibile cu mai multe scenarii fizice.
Modelul dominant în astrofizică susține că aproape toate galaxiile masive găzduiesc în centru o gaură neagră supermasivă. În cazul Căii Lactee, existența unui astfel de obiect a fost dedusă din monitorizarea orbitelor stelelor apropiate de Sagittarius A, care indică o masă de aproximativ patru milioane de mase solare concentrată într-un volum foarte mic. Observațiile de înaltă precizie au arătat că stelele se deplasează cu viteze enorme pe orbite eliptice strânse, ceea ce implică prezența unui câmp gravitațional extrem.
Cu toate acestea, studiul subliniază că aceste dovezi, deși puternice, sunt indirecte: ele confirmă existența unei mase compacte, dar nu demonstrează definitiv că aceasta este o gaură neagră cu orizont de evenimente.
Ipoteza nucleului de materie întunecată
Noul studiu sugerează că Sgr A ar putea fi explicată printr-un nucleu foarte dens de materie întunecată fermionică. Potrivit acestui model, materia invizibilă care domină masa galaxiei nu ar forma doar un halo difuz, ci și o concentrație centrală continuă.
Particulele candidate sunt fermion-i ușori – particule care respectă principiul de excluziune al lui Pauli și, prin urmare, nu pot ocupa aceeași stare cuantică. Această proprietate introduce o presiune degenerativă care împiedică prăbușirea completă a materiei într-o singularitate. Astfel, se poate forma un obiect compact stabil, fără orizont de evenimente, dar suficient de masiv pentru a reproduce efectele gravitaționale observate.
În esență, modelul sugerează o structură unificată: un nucleu foarte dens în centru și un halou mai rarefiat în exterior, ambele compuse din aceeași materie întunecată.
Compatibilitatea cu observațiile stelare
Un punct central al articolului îl constituie analiza orbitelor stelelor din apropierea lui Sagittarius A. Echipa de cercetători a arătat că traiectoriile acestor stele – inclusiv cele extrem de rapide – pot fi reproduse numeric și în cazul scenariului unui nucleu de materie întunecată compact. Diferențele dintre predicțiile celor două modele sunt, în prezent, mai mici decât incertitudinile măsurătorilor.
Mai mult, obiectele alcătuite din praf, denumite „G-sources”, care orbitează în aceeași regiune, oferă teste suplimentare ale potențialului gravitațional central. Deoarece doar o mică parte din orbitele lor a fost monitorizată până acum, ele rămân probe incomplete, dar promițătoare pentru viitoare discriminări între modele.
Această situație epistemică – două teorii diferite compatibile cu aceleași date – ilustrează o temă clasică în știință: subdeterminarea teoretică.
Imaginea realizată de EHT și ambiguitatea ei
Publicarea imaginii realizate de Event Horizon Telescope (EHT) în 2022 a fost considerată de mulți drept confirmarea definitivă a existenței unei găuri negre în centrul galaxiei. Totuși, noul studiu arată că un nucleu suficient de compact de materie întunecată ar putea produce o „umbră gravitațională” foarte similară, deoarece curbarea luminii depinde în primul rând de distribuția masei, nu neapărat de existența unui orizont al evenimentelor.
Prin urmare, imaginea de la EHT, deși impresionantă, nu elimină complet scenariile alternative. Diferențele ar putea apărea doar în structuri fine, precum inelele de fotoni, care necesită observații mult mai precise.
Indicii din dinamica galactică la scară mare
Studiul discută și implicațiile la scară galactică. Analize recente ale curbei de rotație a Căii Lactee, bazate pe datele misiunii Gaia, indică o scădere kepleriană a vitezei la distanțe mari. Aceasta sugerează un halou de materie întunecată mai compact decât cel prezis de modelele standard.
Modelul fermionic ar putea explica simultan atât comportamentul din centru, cât și pe cel din periferia galaxiei, oferind o descriere mai unificată a distribuției de masă. Dacă se confirmă, aceasta ar avea consecințe majore pentru fizica materiei întunecate.
Observații viitoare
Autorii subliniază că disputa nu este încă decisă. Sunt propuse mai multe direcții observaționale capabile să diferențieze modelele:
- monitorizarea stelelor care orbitează și mai aproape de centru;
- măsurarea precisă a precesiei orbitale (de tip relativist);
- detectarea sau absența unor inele de fotoni distincte;
- observații de foarte mare rezoluție cu instrumente precum GRAVITY (VLT).
Pe măsură ce telescoapele devin mai sensibile, diferențele subtile dintre o gaură neagră și un nucleu de materie întunecată ar trebui să devină detectabile.
Dacă ipoteza nucleului de materie întunecată ar fi confirmată, consecințele ar fi profunde:
- Revizuirea rolului găurilor negre supermasive în evoluția galaxiilor.
- Constrângeri stricte asupra naturii materiei întunecate, favorizând fermioni ușori.
- Posibila existență a unor obiecte compacte exotice care imită găurile negre.
Totuși, autorii recunosc că modelul standard rămâne robust și bine susținut. În prezent, noua ipoteză trebuie privită ca o alternativă viabilă, nu ca o înlocuire demonstrată.
Sursa: SciTechDaily