Στο κέντρο του Γαλαξία βρίσκεται ο Τοξότης Α*, που εδώ και καιρό πιστεύεται ότι είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα. Αλλά νέα έρευνα υποδηλώνει ότι η καρδιά του γαλαξία μπορεί να περιέχει έναν εξαιρετικά πυκνό πυρήνα σκοτεινής ύλης.
Μια περαιτέρω κατανόηση της σκοτεινής ύλης
Αντί να αντιμετωπίζουν το κέντρο και την άλω σκοτεινής ύλης που τον περιβάλλει ως ξεχωριστές δομές, η μελέτη προτείνει ότι θα μπορούσαν να αποτελούν μέρος μιας συνεχούς κατανομής αόρατης ύλης. Αυτό το υλικό θα ήταν πυκνό στον πυρήνα και πιο διάχυτο προς τα περίχωρα.
Για να δοκιμάσουν την ιδέα, αστρονόμοι στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Λα Πλάτα στην Αργεντινή ανέλυσαν τις στενές, υψηλής ταχύτητας τροχιές των αστεριών που περιβάλλουν τον Τοξότη Α*. Η μοντελοποίηση της ομάδας δείχνει ότι αυτές οι αστρικές διαδρομές μπορούν να εξηγηθούν από έναν συμπαγή πυρήνα σκοτεινής ύλης αντί για μια παραδοσιακή μαύρη τρύπα.
Αυτό εγείρει την πιθανότητα το κέντρο του Γαλαξία να μην είναι αυτό που οι επιστήμονες υπέθεταν εδώ και καιρό.
Κβαντικά σωματίδια διαμορφώνουν τον πυρήνα
Η ιδέα λειτουργεί αν η κρυμμένη ύλη του Γαλαξία συμπεριφέρεται σαν σωματίδια που αντιστέκονται στη συμπίεση. Οι φυσικοί ονομάζουν αυτά τα σωματίδια φερμιόνια - ελαφριά σωματίδια που δεν μπορούν να καταλάβουν την ίδια κατάσταση - και αυτός ο απλός κανόνας εμποδίζει φυσικά τον πυρήνα να καταρρεύσει σε ένα μόνο σημείο.
Στο μοντέλο του Crespi, τα ίδια αυτά φερμιόνια θα σχημάτιζαν έναν πυκνό κεντρικό πυρήνα, ενώ παράλληλα θα εξαπλώνονταν προς τα έξω σε ένα λεπτότερο φωτοστέφανο που συνεχίζει να προσθέτει βαρύτητα σε όλο τον γαλαξία. Σε αντίθεση με μια μαύρη τρύπα, αυτό το είδος πυρήνα δεν θα είχε σημείο μη επιστροφής, που σημαίνει ότι η ύλη θα μπορούσε να περάσει μέσα από αυτόν αντί να παγιδευτεί μόνιμα.
Οι σκονισμένες τροχιές αποκαλύπτουν ενδείξεις
Αντικείμενα καλυμμένα με σκόνη σαρώνουν επίσης γύρω από τον Τοξότη A* και φέρουν ενδείξεις επειδή το φως τους φιλτράρεται μέσω αερίου. Οι αστρονόμοι τα ονομάζουν πηγές G - σκονισμένα σώματα που κινούνται σαν αστέρια - και οι διαδρομές τους δοκιμάζουν την ίδια κεντρική έλξη.
Με μόνο το 2% των μεγάλων τροχιών τους να έχουν μετρηθεί, η ομάδα αντιμετώπισε αυτές τις διαδρομές ως πιο ήπιες ενδείξεις. Η μεγαλύτερη παρακολούθηση θα μπορούσε να μετατρέψει αυτά τα αμυδρά αντικείμενα σε δύσκολες δοκιμασίες μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και ενός σκοτεινού πυρήνα.
Χαρτογράφηση της άκρης του γαλαξία
Χρησιμοποιώντας την τρίτη δημοσίευση δεδομένων της Gaia, μια ανάλυση του 2023 διαπίστωσε ότι η καμπύλη μειώνεται σε μεγάλες αποστάσεις σε μια καθαρή επιβράδυνση. Οι αστρονόμοι το ονομάζουν αυτό Κεπλεριανή μείωση, μια πτώση της ταχύτητας καθώς αυξάνεται η απόσταση, και υποδηλώνει ένα πιο σφιχτό φωτοστέφανο.
Σε σύγκριση με τα πλατιά φωτοστέφανα από παλαιότερες προσομοιώσεις, το φερμιονικό μοντέλο αναμένει μια μικρότερη ουρά, επομένως τα εξωτερικά δεδομένα είναι καθοριστικά.
Ενοποιημένη δομή σκοτεινής ύλης
Σε αυτό το σενάριο, το ίδιο αόρατο υλικό θα έπρεπε να συμπεριφέρεται με δύο διαφορετικούς τρόπους - σφιχτά συσκευασμένο στο κέντρο του γαλαξία ενώ εξαπλώνεται αραιά στα περίχωρα.
Αυτή η ενιαία κατανομή θα μπορούσε να δημιουργήσει την έντονη βαρύτητα κοντά στον Τοξότη A*, ενώ παράλληλα θα εκτείνεται προς τα έξω για να βοηθήσει στη διαμόρφωση του Γαλαξία στο σύνολό του. Υπό αυτή την άποψη, ο Τοξότης A* μπορεί απλώς να σηματοδοτεί έναν πυκνό κόμπο μέσα στην ίδια δομή σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τον γαλαξία.
Ακόμα κι αν μια πραγματική μαύρη τρύπα βρίσκεται ακόμα στο κέντρο, το ενοποιημένο μοντέλο βοηθά στον περιορισμό των μελλοντικών παρατηρήσεων που πρέπει να επιβεβαιώσουν.
Τα στοιχεία για τον πυρήνα παραμένουν ασαφή
Το 2022, το Τηλεσκόπιο Ορίζοντας Γεγονότων δημοσίευσε την πλέον διάσημη εικόνα του Τοξότη Α*, η οποία δείχνει έναν φωτεινό δακτύλιο που σχηματίζεται καθώς το λαμπερό αέριο κινείται σε σπείρες γύρω από ένα συμπαγές αντικείμενο και η βαρύτητα κάμπτει το φως.
Με την πρώτη ματιά, η εικόνα φάνηκε να υποστηρίζει την εικόνα της μαύρης τρύπας, αλλά οι ερευνητές σημειώνουν ότι ένας πυκνός πυρήνας σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να παράγει μια πολύ παρόμοια εμφάνιση.
«Ο πυκνός πυρήνας σκοτεινής ύλης μπορεί να μιμηθεί τη σκιά επειδή κάμπτει το φως τόσο έντονα, δημιουργώντας ένα κεντρικό σκοτάδι που περιβάλλεται από έναν φωτεινό δακτύλιο», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Βαλεντίνα Κρέσπι, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Λα Πλάτα.
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις μπορεί να αναζητήσουν λεπτότερα χαρακτηριστικά γνωστά ως δακτύλιοι φωτονίων - λεπτοί βρόχοι φωτός που προβλέπεται να διαφέρουν μεταξύ των δύο σεναρίων. Μέχρι στιγμής, ωστόσο, και τα δύο μοντέλα εξακολουθούν να ταιριάζουν με τα δεδομένα. Οι προβλεπόμενες τροχιές των αστεριών διαφέρουν κατά λιγότερο από ένα τοις εκατό. Όταν οι ερευνητές συνέκριναν κάθε μοντέλο με τις ίδιες αστρικές τροχιές, οι τρέχουσες αβεβαιότητες των μετρήσεων επέτρεψαν και στις δύο εξηγήσεις να παραμείνουν βιώσιμες.
Μόνο πιο ευκρινείς παρατηρήσεις αστεριών που βρίσκονται σε τροχιά ακόμη πιο κοντά από το S2 αναμένεται να αποκαλύψουν τις ανεπαίσθητες βαρυτικές διαφορές που θα μπορούσαν επιτέλους να διακρίνουν μια μαύρη τρύπα από έναν συμπαγή πυρήνα σκοτεινής ύλης.
Ευκρινέστερες εικόνες από τη Χιλή
Στη βόρεια Χιλή, το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο φιλοξενεί εργαλεία που παρακολουθούν τα κεντρικά αστέρια του Γαλαξία με εξαιρετική ακρίβεια. Το 2020, το όργανο GRAVITY μέτρησε μια αργή συστροφή στην τροχιά του S2, ταιριάζοντας στενά τη σχετικότητα.
Περισσότερα χρόνια αυτού του είδους δεδομένων θα μπορούσαν να δείξουν εάν ένας σκοτεινός πυρήνας παράγει μια ελαφρώς διαφορετική συστροφή με την πάροδο του χρόνου. Καθώς τα τηλεσκόπια βρίσκουν αστέρια πιο κοντά, οι βρόχοι τους θα πρέπει να ενισχύουν οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και ενός σκοτεινού πυρήνα.
Η άλω με βάση την τεχνολογία θα ευνοούσε τους υποψηφίους σκοτεινής ύλης που παραμένουν ελαφροί και σταθεροί, αντί για τα βαρύτερα σωματίδια που συσσωματώνονται διαφορετικά. Μερικοί θεωρητικοί προτείνουν επίσης ότι ένας υπερβολικά αναπτυγμένος πυρήνας θα μπορούσε τελικά να καταρρεύσει, μετατρέποντας το ίδιο υλικό σε μια πραγματική μαύρη τρύπα.
Ακόμα κι αν οι παρατηρήσεις αποκλείσουν αυτό το αποτέλεσμα, θα εξακολουθούσαν να αυστηροποιούν τα όρια για το πόση επιπλέον μάζα μπορεί να παραμείνει κρυμμένη γύρω από τον Τοξότη A*. Ως ένα ενιαίο σύστημα, οι αστρικές τροχιές του Γαλαξία, η εξωτερική περιστροφική επιβράδυνση και ο κεντρικός δακτύλιος μπορεί να εντοπίζουν μια υποκείμενη σκοτεινή δομή.
Με τη βελτιωμένη παρακολούθηση της τροχιάς και την ευκρινέστερη απεικόνιση που έρχονται τώρα στο διαδίκτυο, οι αστρονόμοι αποκτούν τα εργαλεία που χρειάζονται για να ελέγξουν τη δομή με μεγαλύτερη ακρίβεια.
www.worldenergynews.gr
