Nema sumnje da se u srcu Mliječnog puta krije nešto masivno, ali nova studija postavlja pitanje da li je supermasivna crna rupa jedino moguće objašnjenje.

Sva mjerenja galaktičkog centra do danas u skladu su sa postojanjem izuzetno gustog objekta oko četiri miliona puta masivnijeg od Sunca. Prema novom radu, međutim, ako se posmatra malo pažljivije, svi ti dokazi mogu se odnositi i na džinovsku, kompaktnu grudvu fermionske tamne materije, bez horizonta događaja.

Trenutno nemamo dovoljnu posmatračku preciznost da bismo razlikovali ova dva modela. Ipak, ako bi galaktičko jezgro bilo sastavljeno od tamne materije, to bi astronomima dalo novi alat za tumačenje strukture tamne materije u čitavoj galaksiji.

„Mi ne zamjenjujemo crnu rupu tamnim objektom, već predlažemo da su supermasivni centralni objekat i oreol tamne materije galaksije dvije manifestacije iste, kontinuirane supstance“, objašnjava astrofizičar Karlos Argueljes sa Instituta za astrofiziku La Plata u Argentini.

Tamna materija je jedna od najvećih misterija Univerzuma. Naučnici mogu sa velikom preciznošću da izračunaju količinu materije u Univerzumu. Međutim, kada se sve to sabere, ispostavlja se da postoji znatno više gravitacije nego što se može objasniti vidljivom materijom.

Šta god da je odgovorno za tu dodatnu gravitaciju, ono ne apsorbuje niti emituje svjetlost. Znamo da postoji samo zahvaljujući svom gravitacionom uticaju. To je tamna materija. Ona je odgovorna za toliko gravitacije da čini otprilike 84 odsto ukupne mase Univerzuma.

Način na koji su naučnici potvrdili prisustvo i izmjerili masu masivnog objekta u srcu Mliječnog puta takođe se zasniva na gravitaciji – praćenjem dugih, petljastih putanja i promjenljivih brzina brzih zvijezda koje kruže oko galaktičkog centra.

Najjednostavnije objašnjenje te mase, koje podrazumijeva najmanje pretpostavki, jeste da je riječ o supermasivnoj crnoj rupi, nazvanoj Strijelac A. Godine 2022. slika koju je dobila saradnja Teleskopa horizonta događaja (EHT) čak je djelovala kao da prikazuje „sjenu“ crne rupe.

Ali to nije jedino objašnjenje. Na primjer, prethodna istraživanja su pokazala da bi akrecioni disk koji sija oko koncentrisane grudve tamne materije potencijalno mogao da proizvede sjenu izuzetno sličnu onoj koju je snimio EHT.

Međunarodni tim, predvođen astrofizičarkom Valentinom Krespi sa Instituta za astrofiziku La Plata, želio je da ovo proširi: da li bi posmatrane orbite zvijezda oko Strijelca A takođe mogle da se objasne jezgrom tamne materije?

Neki modeli tamne materije su razrijeđeni i „magloviti“, ali jedan kandidat dozvoljava postojanje gustih nakupina – fermionske tamne materije, čestica koje poštuju kvantna pravila koja ih sprečavaju da budu beskonačno sabijene, slično načinu na koji elektroni i neutroni „odbijaju“ da budu zgnječeni ispod određene granice gustine.

Teorijski rezultat je ultra-gust, gravitaciono stabilan objekat, u principu sličan bijelom patuljku ili neutronskoj zvijezdi, ali sastavljen od fermiona tamne materije, a ne od čestica normalne materije.

Postavlja se pitanje – ako bi takav objekat bio smješten u galaktičkom centru, da li bi postojala razlika u ponašanju zvijezda koje oko njega kruže?

Postoji niz takozvanih S-zvijezda čiji složeni ples oko galaktičkog centra ocrtava gravitacioni potencijal mase unutar njega. Najvažnija među njima je zvijezda S2, jer ima relativno kratku orbitu od 16 godina, koja je posmatrana i izuzetno detaljno opisana.

Istraživači su modelirali ponašanje S2, i za konvencionalno tumačenje Strijelca A kao crne rupe, i za svoju grudvu fermionske tamne materije.

Oba modela reprodukovala su kretanje zvijezde sa gotovo identičnim nivoima tačnosti. Dakle, ovo nam ne govori da je Strijelac A tamna materija. Govori nam da bi mogao biti, ali da trenutno nemamo dovoljno podataka da bismo to razlučili.

Ipak, postoji još jedna tačka u prilog fermionskoj tamnoj materiji. Mapa Mliječnog puta koju je napravila svemirska letjelica „Gaja“, najsveobuhvatnija do sada, pokazuje da se rotacija galaksije usporava na većim udaljenostima od galaktičkog centra.

Ovaj takozvani Keplerov pad, navode istraživači, lakše se objašnjava ogromnim, rasprostranjenim oreolom fermionske tamne materije koji obavija Mliječni put nego drugim modelima tamne materije.

„Ovo je prvi put da je jedan model tamne materije uspješno povezao ove veoma različite razmjere i razne orbite objekata, uključujući savremene podatke o rotacionoj krivoj i centralnim zvijezdama“, kaže Argueljes.

Buduća posmatranja mogla bi da pomognu u rješavanju fascinantnog pitanja prave prirode Strijelca A​._Na_primjer,_dugotrajna_posmatranja_mogla_bi_da_otkriju_sitne_karakteristike_orbita_zvijezda_koje_bi_prevagnule_objašnjenje_u_jednom_ili_drugom_pravcu​._Zvijezde_koje_kruže_bliže_Strijelcu_A_ nego S2 takođe mogu da sadrže važne tragove​.

Pored toga, buduća posmatranja Teleskopom horizonta događaja mogla bi da otkriju finije detalje regiona savijanja svjetlosti oko Strijelca A. Određene karakteristike povezane sa ekstremnom gravitacijom crne rupe, kao što je jasno definisan fotonski prsten, mogle bi da izostanu ili da budu izmijenjene ako bi centralni objekat umjesto toga bio jezgro tamne materije bez horizonta događaja.