Međunarodni tim predlaže da centralna masa Mlečnog puta može biti kompaktno jezgro fermionske tamne materije, a ne klasična supermasivna crna rupa. Analiza orbite zvezde S2 (2000–2019) pokazuje da modeli sa česticama od 56 keV i 300 keV daju gotovo iste orbite kao i crna rupa, uz suptilne razlike u precesiji periapsisa. Bayesov faktor blago favorizuje model od 56 keV, ali trenutna posmatranja nisu dovoljno odlučujuća — preciznija merenja (GRAVITY, VLT, EHT) mogu razjasniti koji model je tačan.
Centar Mlečnog puta: crna rupa ili kompaktno jezgro tamne materije?
Artistic representation of the Milky Way, where the innermost stars move at near relativistic speeds (defined as velocities that constitute a significant fraction of the speed of light, typically considered to be 10% or more) around a dense core of dark matter, with no black hole at the center. (CREDIT: Wikimedia / CC BY-SA 4.0)
Tim međunarodnih istraživača sugeriše da supermasivna crna rupa u centru naše galaksije — poznata kao Sagittarius A* (Sgr A*) — možda nije jedina moguća interpretacija. Umesto klasične crne rupe, u centru Mlečnog puta mogao bi se nalaziti kompaktan, gust objekat sastavljen od fermionske tamne materije koji stvara sličan gravitacioni efekat.
Šta autori predlažu?
Valentina Crespi i dr Carlos Argüelles iz Instituta za astrofiziku La Plata, zajedno sa saradnicima iz Argentine, Kolumbije, Nemačke i Italije, razvili su model u kojem centralno jezgro galaksije predstavlja gustu koncentraciju fermionske tamne materije. Takvo jezgro bi — zajedno sa širim halo-om tamne materije — moglo da daje gravitacioni uticaj koji je dosad pripisivan supermasivnoj crnoj rupi.
RAR–DM energy density profiles for fermions of mc2=56 and 300 keV for the same boundary conditions for the MW halo and core mass Mc. The core compactness increases with the fermion mass. The vertical band corresponds to the location of the most relevant S-stars and G-objects. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Podaci i analiza orbita
Autorima je ključna bila precizna analiza orbite zvezde S2, bazirana na posmatranjima iz perioda 2000–2019. Upoređivali su tri modela za Sgr A*: standardnu crnu rupu i dva fermionska modela sa masama čestica od 56 keV i 300 keV. Svi modeli rekreirali orbitu S2 sa vrlo malim razlikama (semimajor osa i ekscentricitet varirali su za manje od 1%), dok su suptilne razlike primećene u predviđenoj precesiji periapsisa.
Statistika i preferencije modela
Autori su koristili Bayesov faktor za poređenje modela; za skup podataka koji su koristili, model sa česticom od 56 keV dobio je blagu prednost u odnosu na 300 keV varijantu. Ipak, trenutno nema dovoljno dokaza da se sa sigurnošću isključi ni tradicionalni model crne rupe ni model tamnog jezgra.
Observed and theoretical orbits for the G-cluster stars, coloured lines correspond to the best-fitting orbits modelled with M1a of 56 keV fermions. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
G-objekti i ograničenja
Istraživači su testirali i takozvane G-objekte (npr. G2), ali za njih postoje manje potpune orbitalne serije podataka, pa je statistička podrška manja nego za S2. U nekim slučajevima standardni model crne rupe pokazuje jaču podršku, što znači da model tamne materije zasad ne odstupa značajno od konvencionalne kosmologije.
„Ne tvrdimo da je u centru galaksije samo ‘mračan’ objekat; predlažemo da i supermasivno telo u centru i opsežni halo tamne materije predstavljaju različite forme ili aspekte jedinstvenog entiteta,“
— dr Carlos Argüelles.
Observed and theoretical right ascension, declination, and radial velocity for the G-cluster stars. The astrometric measurements are taken from A. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Šta će razjasniti buduća posmatranja?
Autori ukazuju na to da su potrebna preciznija posmatranja, među kojima izdvajaju instrumente kao što su GRAVITY na VLT-u i posmatranje fotonskih prstenova (photon rings) koje mogu razlikovati između modela sa stvarnim horizontom događaja i modela bez klasičnog horizonta. Takođe, slike senke centralnog objekta — poput one koju je zabeležio Event Horizon Telescope (EHT) — mogle bi pomoći u razlikovanju scenarija.
Zaključak
Model kompaktne fermionske tamne materije ne protivreči postojećim posmatranjima i predstavlja izvodljivu alternativu koja bi, ukoliko se potvrdi, mogla promisliti odnos između „unutrašnje“ strukture galaktičkog centra i „spoljašnjeg“ halo-a kao različitih manifestacija iste fizičke realnosti. Ipak, trenutni podaci nisu konačni — bolja preciznost i nova posmatranja odlučivaće u narednim godinama.
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Pomozite nam da budemo bolji.
