Mliečna dráha a jej prekvapenie? Prečo v našom galaktickom centre nemusí byť napokon čierna diera, ako to už celé roky tvrdí astrofyzika

Desiatky rokov sa považovalo za astrofyzikálne úplne isté isté, že v srdci – teda v strede - Mliečnej dráhy rotuje supermasívna čierna diera. Túto teóriu potvrdzovalo niekoľko argmentov, ale predovšetkým ten, že len vďaka jej prítomnosti a jej obrovskej mase, sa naša  galaxiu môže držať pohromade.

Ale nedávna analýza astrofyzikov teraz otriasa týmito základmi a poskytuje prekvapivo veľmi pravdepodobnú alternatívu k nášmu súčasnému chápaniu kozmu.

Stred našej galaxie, známy ako Sagittarius A* alebo skrátene Sgr A*, je jedným z najlepšie preštudovaných miest vo vesmíre, ale nová štúdia teraz zásadne spochybňuje jeho povahu.

Ako uvádza Kráľovská astronomická spoločnosť v Londýne s odvolaním sa na publikáciu vo svojich „Mesačných oznámeniach“, tento masívny objekt nemusí byť v skutočnosti čierna diera. Namiesto toho výskumníci, ktorí sa na tom podieľajú, navrhujú, že za pozorované gravitačné účinky je zodpovedná extrémne hustá koncentrácia tmavej hmoty.

Túto teóriu podporuje medzinárodný tím vedený astrofyzičkou Valentinou Crespi z Inštitútu astrofyziky v argentínskej La Plate.

Ich nová hypotéza je založená na takzvaných fermiónoch, ľahkých subatomárnych časticiach, ktoré by mohli tvoriť vysoko kompaktné jadro v strede Mliečnej dráhy. Toto jadro by bolo obklopené rozsiahlym, difúznym halo, čo model jasne odlišuje od predchádzajúcich predpokladov v štandardnej kozmológii.

Tento model pre dva problémy

Zvláštnosťou navrhovaného prístupu je, že by mohol súčasne vysvetliť dva javy, ktoré boli predtým posudzované samostatne, bez toho, aby sa musel uchýliť k singularite.

Po prvé, extrémne husté jadro tmavej hmoty spôsobuje gravitačný efekt, ktorý je klamlivo podobný efektu supermasívnej čiernej diery, čím vysvetľuje rýchle obežné dráhy takzvaných S-hviezd v najvnútornejšom strede.

Vo svojich výpočtoch výskumníci dokázali, že obežné dráhy hviezd ako S2 ​​alebo záhadné G-objekty možno presne modelovať aj bez čiernej diery.

Po druhé, halo tmavej hmoty prenikajúce galaxiou ponúka  dobré vysvetlenie rýchlosti rotácie vo vonkajších oblastiach Mliečnej dráhy.

Dáta z kozmickej lode Gaia Európskej vesmírnej agentúry (ESA) ukazujú špecifické spomalenie orbitálnych rýchlostí na galaktickom okraji, známe ako Keplerovský pokles rýchlosti. Fermionický model tmavej hmoty, ktorý vyvinula Crespi a jej kolegovia, predpovedá presne toto správanie, zatiaľ čo konvenčné modely majú často problém konzistentne reprezentovať rozloženie hmoty od stredu k okraju.

A čo fotografia čiernej diery?

Kritici sa teraz môžu pýtať, ako táto teória zapadá do slávneho obrazu z teleskopu Event Horizon Telescope (EHT), ktorý ukazuje tmavý tieň obklopený jasným prstencom.

Vedci okolo Crispe majú aj na túto otázku odpoveď, založenú na simulácii nedávno publikovanej v Monthly Notices:

 Ak totiž je koncentrácia tmavej hmoty v jadre dostatočne vysoká, ohýba svetlo tak silno, že vytvára tieň opticky podobný tieňu čiernej diery.

Výskumníci preto tvrdia, že obraz EHT neposkytuje definitívny dôkaz o čiernej diere, ale iba ukazuje hlboký gravitačný prepad. Model tmavej hmoty by tiež mohol vytvárať tento vizuálny efekt, čo výrazne komplikuje interpretáciu predchádzajúcich pozorovaní.

Carlos Argüelles, spoluautor štúdie z ICRANet v talianskej Pescare, zdôrazňuje, že ich model považuje supermasívny objekt a halo galaxie za jednu, súvislú substanciu.

Dôkaz je stále čakaný

Hoci nový model funguje matematicky a aj elegantne vysvetľuje existujúce údaje, zatiaľ nie je dôkazom, že Sgr A* skutočne pozostáva z tmavej hmoty. Na potvrdenie alebo vyvrátenie teórie sú potrebné presnejšie merania, ktoré sú plánované na nasledujúce roky. Potrebné rozlíšenie by mohol poskytnúť prístroj GRAVITY na Very Large Telescope (VLT) Európskeho južného observatória so sídlom v Garchingu neďaleko Mníchova.

Kľúčovým kritériom pre rozlíšenie medzi týmito dvoma scenármi by bola detekcia tzv. fotónových prstencov.

Tieto teoreticky predpovedané svetelné štruktúry vznikajú výlučne v bezprostrednej blízkosti horizontu udalostí skutočnej čiernej diery.

Ak by budúce pozorovania jednoznačne detekovali tieto prstence, model temnej hmoty by bol vyvrátený; ak by však zostali neprítomné, naše chápanie galaktického centra by sa skutočne mohlo ocitnúť na pokraji revolúcie.