Είναι δεδομένο εδώ και δεκαετίες πως κάτι τεράστιο και τρομερά σκοτεινό κρύβεται στην καρδια του Γαλαξία μας, με τις μέχρι τώρα προβλέψεις να εικάζουν πως ειναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα. Είναι όμως αυτή η μόνη πιθανή εξήγηση;
Οι μέχρι τώρα μετρήσεις από το γαλαξιακό κέντρο του Γαλαξία συμφωνούν πως υπάρχχει κάτι εξαιρετικά πυκνό στο σημείο, με περίπου 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Όμως, σύμφωνα με μια νέα μελέτη, όλα τα χαρακτηριστικά που παρατηρούμε, θα μπορούσαν να ισχύουν και για μια γιγαντιαία συμπαγή μάζα από φερμιονική σκοτεινή ύλη,, που δεν έχει την συμπεριφορά μιας μαύρης τρύπας, όπως για παράεδειγμα ο ορίζοντας γεγονότων.
Δυστυχώς όμως, μέχρι στιγμής δεν έχουμε τα τεχνολογικά μέσα για να παρατηρήσουμε με ακρίβεια τη διαφορά μεταξύ των δύο μοντέλων. Αν όμως ισχύει η εικασία της σκοτεινής ύλης, αυτό θα έδινε ένα δυνατό εργαλείο στους αστονόμους, ώστε να ερμηνεύσουν τη δομή της σκοτεινής ύλης σε όλο τον γαλαξία.
«Δεν αντικαθιστούμε απλώς τη μαύρη τρύπα με ένα σκοτεινό αντικείμενο. Προτείνουμε ότι το υπερμεγέθες κεντρικό αντικείμενο και η άλως της σκοτεινής ύλης του γαλαξία είναι δύο εκδηλώσεις της ίδιας, συνεχούς ουσίας», εξηγεί ο αστροφυσικός Carlos Argüelles του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Λα Πλάτα στην Αργεντινή.
Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντος. Από τα δεδομένα οι επιστήμονες μπορούν να υηπολογήσουν με ακρίβεια την ποσότητα της σκοτεινής ύλης σε όλο το σύμπαν και από ότι φαίνεται, η κανονική ύλη που παρατηρούμε είναι μόλις το 15% της ύλης όλου του σύμπαντος. Οι υπολογισμοί γίνονται βάση βαρύτητας που παρατηρείται το σύμπαν και μέσω αυτής βλέπουμε πως υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη από όση μπορούμε να δούμε. Έτσι, η ύλη που δεν βλέπουμε, ονομάστηκε σκοτεινή και επηρεάζει τόσο πολύ τη βαρύτητα, που αλλάζει τις τροχιές πλανητών και ηλιακών συστημάτων.
Ο τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν την παρουσία και μέτρησαν τη μάζα ενός τεράστιου αντικειμένου στην καρδιά του Γαλαξία μας περιλάμβανε επίσης τη βαρύτητα, εντοπίζοντας τις μακριές, κυκλικές τροχιές και τις μεταβαλλόμενες ταχύτητες των αστέρων υψηλής ταχύτητας που περιστρέφονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο.
Οι πιο σαφής εξήγηση για αυτή την τεράστια μάζα, που φαίνεται να έχει τις λιγότερες υποθέσεις, είναι η ύπαρξη μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, με το όνομα Sagittarius A* (Sgr A*). Μάλιστα, το 2022 καταφέραμε να τραβήξουμε μια εικόνα από τον ορίζοντα γεγονότων, που δείχνει το υπερθερμο υλικό που πέφτει στη μαύρη τρύπα και το σκοτεινό κέντρο της, από όπου ούτε το φως μπορει να ξεφύγει.
Αλλά δεν είναι η μόνη εξήγηση. Για παράδειγμα, προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι ένας δίσκος συσσώρευσης που φλέγεται γύρω από μια συμπυκνωμένη μάζα σκοτεινής ύλης θα μπορούσε ενδεχομένως να παράγει μια σκιά αξιοσημείωτα παρόμοια με αυτή που τράβηξε το EHT (Event Horizon Telescope).
Τώρα, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής της αστροφυσικό Valentina Crespi, του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Λα Πλάτα, πηγαίνει την κατάσταση ένα βήμα παραπέρα. Θα μπορούσαν οι παρατηρούμενες τροχιές των αστέρων γύρω από τον Sgr A* να εξηγηθούν από έναν πυκνό πυρήνα σκοτεινής ύλης;
Στα περισσότερα διαθέσιμα μοντέλα ο σκοτεινή ύλη είναι διάχυτη σε όλο το σύμπαν με πολύ λεπτά χαρακτηριστικά. Υπάρχει όμως και ένα μοντέλο που επιτρέπει την ύπαρξη μιας συσσωρευμένης πυκνής συστάδας, φερμιονίων σκοτεινής ύλης, δηλαδή σωματίδια που υπακούσουν στους κβαντικούς κανόνες που τα εμποδίζουν να συμπιεστού άπειρα, παρόμοια με τον τρόπο που τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια αρνούνται να συγκεντρωθούν κάτω από ένα ορισμένο όριο πυκνότητας.
Στην θεωρία τουλάχιστον, δείχνει προς μια τρομερά πυκνή και βαρυτικά σταθερή μάζα, αντίστοιχη με αυτή ενός λευκού νάνου ή ενός αστέρα νετρονίων, όμως φτιαγμένη από φερμιόνια σκοτεινής ύλης, αντί για κανονικής ύλης.
Κάπου εδώ έρχεται το βασικό ερώτημα. Μπορεί ένα αντικείμενο από σκοτεινή ύλη με μεγάλη πυκνότητα να βρίσκεται στο γαλαξιακό κέντρο και να έχει παρόμοιες επιπτώσεις στα σώματα γύρω του, παρόμοιο με αυτές μιας μαύρης τρύπας;
Στον Γαλαξία μας έχουμε τα αστέρια S, των οποίων η πολύπλοκη τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο, μαρτυρά το βαρυτικό δυναμικό της μάζας που υπάρχει σε αυτό. Στον δικό μας Γαλαξία, το πιο σημαντικό αστέρι S είναι αυτό που ονομάζουμε S2, επειδή έει μια μικρή τροχιά 16 ετών, η οποία έχει παρατηρηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια.
Έτσι, οι επιστήμονες μοντελοποίησαν την συμπεριφορά του S2, τόσο για την συμπεριφορά του στην Sgr A*, όσο και για έναν πυρήνα φερμιονίων σκοτεινής ύλης. Από τις προσομοιώσεις είδαν πως και στις δύο περιπτώσεις, η συμπεριφορά του S2 ήταν σχεδόν πανομοιότυπη, με πολύ υψηλά επίπεδα ακρίβειας.
Αν και το εύρημα δεν μας λέει με σιγουρά πως η Sgr A* είναι στην πραγματικότητα σκοτεινή ύλη, όμως μας λέει πως θα μπορούσε να είναι και πρέπει να βρούμε τρόπους να παρατηρήσουμε το σημείο με μεγάλη ακρίβεια για να ανακαλύψουμε τι από τα δύο είαι στην πραγματικότητα.
Ωστόσο, υπάρχει ένα άλλο σημείο υπέρ της φερμιονικής σκοτεινής ύλης. Ο χάρτης του Γαλαξία από το διαστημόπλοιο Gaia, ο πιο ολοκληρωμένος μέχρι σήμερα, δείχνει ότι η περιστροφή του γαλαξία επιβραδύνεται σε μεγαλύτερες αποστάσεις από το γαλαξιακό κέντρο.
Artemis II: Οι διαρροές υγρού υδρογόνου μπλοκάρουν ξανά το σεληνιακό comeback της NASA
Αυτή Κεπλεριανή παρακμή εξηγείται ευκολότερα από ένα τεράστιο φωτοστέφανο φερμιονική σκοτεινή ύλης που περιβάλλει τον Γαλαξία μας παρά από άλλα μοντέλα σκοτεινής ύλης, λένε οι ερευνητές.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που ένα μοντέλο σκοτεινής ύλης γεφυρώνει με επιτυχία αυτές τις εντελώς διαφορετικές κλίμακες και τις διάφορες τροχιές αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένης της σύγχρονης καμπύλης περιστροφής και των δεδομένων από τα κεντρικά αστέρια», λέει η Argüelles.
Μελλοντικές παρατηρήσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση του συναρπαστικού ερωτήματος της πραγματικής φύσης του Sgr A*. Για παράδειγμα, οι μακροπρόθεσμες παρατηρήσεις μπορεί να αποκαλύψουν μικρά χαρακτηριστικά των αστρικών τροχιών που γέρνουν την εξήγηση προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στo Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
