Είναι ίσως η πιο διαδεδομένη βεβαιότητα στη σύγχρονη αστροφυσική: στην καρδιά σχεδόν κάθε μεγάλου γαλαξία, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, κρύβεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα. Τα παρατηρησιακά δεδομένα δεκαετιών συγκλίνουν στο γεγονός ότι στο κέντρο του Milky Way υπάρχει ένα αντικείμενο ακραίας πυκνότητας, με μάζα περίπου τέσσερα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Τι θα συνέβαινε, όμως, αν οι επιστήμονες είχαν παρερμηνεύσει τα στοιχεία;
Μια πρόσφατη διεθνής έρευνα έρχεται να αναθεωρήσει πλήρως όσα θεωρούσαμε δεδομένα. Σύμφωνα με τα νέα ευρήματα, ο κολοσσός που κρατάει βαρυτικά δεμένο τον γαλαξία μας ίσως τελικά να μην είναι το θηρίο που ονομάζουμε Τοξότη Α* (Sagittarius A*), αλλά ένας συμπαγής, γιγαντιαίος πυρήνας Σκοτεινής Ύλης.
Το Μυστήριο του Sagittarius A και η Εναλλακτική Προσέγγιση*
Το 2022, η κοινοπραξία του Event Horizon Telescope (EHT) έδωσε στη δημοσιότητα την πρώτη άμεση εικόνα από το κέντρο του γαλαξία μας. Ο φωτεινός δακτύλιος με τη χαρακτηριστική «σκιά» στο κέντρο του θεωρήθηκε η οριστική, αδιαμφισβήτητη απόδειξη για την ύπαρξη της μαύρης τρύπας. Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την αστροφυσικό Valentina Crespi από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Λα Πλάτα στην Αργεντινή, καταθέτει μια εντελώς διαφορετική πρόταση μέσα από το περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Οι ερευνητές εξέτασαν το κατά πόσο η συμπεριφορά των άστρων γύρω από το γαλαξιακό κέντρο θα μπορούσε να εξηγηθεί εξίσου καλά από ένα τεράστιο νέφος Σκοτεινής Ύλης, το οποίο δεν διαθέτει ορίζοντα γεγονότων. Μάλιστα, προηγούμενες αναλύσεις έχουν ήδη αποδείξει πως ένας δίσκος προσαύξησης που στροβιλίζεται γύρω από μια εξαιρετικά πυκνή μάζα σκοτεινής ύλης, μπορεί να παράγει μια οπτική σκιά που μοιάζει εκπληκτικά με αυτή που κατέγραψε το EHT.
Τι είναι η φερμιονική Σκοτεινή Ύλη;
Η Σκοτεινή Ύλη αποτελεί ίσως το μεγαλύτερο άλυτο πρόβλημα της σύγχρονης αστρονομίας. Αν και αντιπροσωπεύει περίπου το 84% της συνολικής ύλης του Σύμπαντος, παραμένει αόρατη καθώς δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν αντανακλά το φως. Γνωρίζουμε την παρουσία της αποκλειστικά από τη βαρυτική της επίδραση στον περιβάλλοντα χώρο. Ενώ πολλά μοντέλα την περιγράφουν ως ένα διάχυτο, αραιό νέφος που απλώνεται στο Διάστημα, η νέα μελέτη εστιάζει στη λεγόμενη «φερμιονική Σκοτεινή Ύλη».
Τα σωματίδια αυτά υπακούουν σε αυστηρούς κβαντικούς κανόνες που τους απαγορεύουν να συμπιεστούν επ’ άπειρον – κάτι αντίστοιχο με τους μηχανισμούς που εμποδίζουν τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια να καταρρεύσουν όταν σχηματίζουν λευκούς νάνους ή αστέρες νετρονίων. Το θεωρητικό αποτέλεσμα είναι ένας εξαιρετικά σταθερός, υπέρπυκνος πυρήνας που μιμείται τέλεια τη βαρυτική έλξη μιας παραδοσιακής μαύρης τρύπας.
Η συμπεριφορά του άστρου S2
Για να μετρήσουν τη μάζα στο κέντρο του Milky Way, οι επιστήμονες παρακολουθούν συστηματικά τις τροχιές των άστρων «S», τα οποία κινούνται με ασύλληπτες ταχύτητες. Το πιο κρίσιμο από αυτά είναι το άστρο S2, το οποίο ολοκληρώνει την τροχιά του κάθε 16 χρόνια και έχει χαρτογραφηθεί με τεράστια λεπτομέρεια.
Οι ερευνητές έτρεξαν πολύπλοκες προσομοιώσεις της κίνησης του S2, συγκρίνοντας το κλασικό μοντέλο του Sagittarius A* με το νέο μοντέλο του πυρήνα Σκοτεινής Ύλης. Το πόρισμα είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον: και τα δύο μοντέλα αναπαράγουν την τροχιά του άστρου με πανομοιότυπη ακρίβεια. Με βάση αποκλειστικά τα τρέχοντα παρατηρησιακά δεδομένα, είναι τεχνικά αδύνατο να αποφανθούμε με βεβαιότητα αν το βαρυτικό κέντρο του γαλαξία είναι μια μαύρη τρύπα ή ένας συμπαγής όγκος φερμιονίων.
Γιατί η νέα θεωρία κερδίζει έδαφος
Γιατί, επομένως, να αμφισβητηθεί η καθιερωμένη αντίληψη; Ο συν-συγγραφέας της έρευνας, αστροφυσικός Carlos Argüelles, εξηγεί πως η νέα προσέγγιση προσφέρει απαντήσεις σε περισσότερα ερωτήματα. Η πρόσφατη απογραφή του γαλαξία μας από το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia έδειξε ότι η ταχύτητα περιστροφής του Milky Way μειώνεται αισθητά στα εξωτερικά του όρια. Αυτή η πτώση εξηγείται πολύ πιο φυσικά αν δεχτούμε ότι ο γαλαξίας περιβάλλεται από μια τεράστια άλω φερμιονικής Σκοτεινής Ύλης. Όπως υπογραμμίζει ο ίδιος, δεν γίνεται απλή αντικατάσταση της μαύρης τρύπας με ένα άλλο αντικείμενο. Αντίθετα, προτείνεται η ενοποίηση: ο κεντρικός πυρήνας και η σκοτεινή άλω του γαλαξία αποτελούν δύο διαφορετικές εκφάνσεις της ίδιας ακριβώς ουσίας.
Τι περιμένουμε από τη διαστημική έρευνα του μέλλοντος
Η τελική ετυμηγορία για το τι πραγματικά κρύβεται στο κέντρο του γαλαξία απαιτεί δεδομένα νέας γενιάς. Η μελλοντική παρατήρηση άστρων που βρίσκονται ακόμη πιο κοντά στο γαλαξιακό κέντρο από το S2 ίσως αποκαλύψει ανεπαίσθητες παραλλαγές στις τροχιές τους, αποκαλύπτοντας την πραγματική φύση του αντικειμένου.
Παράλληλα, οι επόμενες παρατηρήσεις από το Event Horizon Telescope αναμένεται να ρίξουν φως στις λεπτομέρειες της περιοχής όπου κάμπτεται το φως. Μια πραγματική μαύρη τρύπα διαθέτει χαρακτηριστικά ακραίας βαρύτητας, όπως ο αυστηρά καθορισμένος δακτύλιος φωτονίων. Αν ο κεντρικός όγκος είναι απλώς ένας πυρήνας Σκοτεινής Ύλης χωρίς ορίζοντα γεγονότων, αυτά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά είτε θα απουσιάζουν πλήρως είτε θα παρουσιάζουν εμφανείς αλλοιώσεις. Σε κάθε περίπτωση, η αστρονομία ετοιμάζεται για αποκαλύψεις που αναμένεται να αλλάξουν ριζικά την κατανόησή μας για τη δομή του Σύμπαντος.
