Sciencemag.cz
Doporučujeme
Máloco v astrofyzice se zdá být tak jasné jako to, že uvnitř naší Galaxie se skrývá obří černá díra. Nová teorie nicméně praví: Mléčná dráha nemusí mít ve svém středu supermasivní černou díru, ale spíše obrovskou hromadu temné hmoty, která vyvíjí stejný gravitační vliv.
Zpochybňuje se tak dominující představa, že Sagittarius A* (Sgr A*), (předpokládaná) černá díra v jádru naší galaxie, je zodpovědná za pozorované oběžné dráhy skupiny hvězd, známých jako S-hvězdy, které se pohybují obrovskou rychlostí až několik tisíc kilometrů za sekundu. Mezinárodní tým vědců místo toho předložil alternativní myšlenku, že specifický typ temné hmoty složený z fermionů může vytvořit jedinečnou kosmickou strukturu, která také odpovídá tomu, co víme o jádru Mléčné dráhy.
Teoreticky by to vedlo k vytvoření superhustého, kompaktního jádra obklopeného rozsáhlým, rozptýleným halo, které by společně fungovaly jako jediná, jednotná entita.
Vnitřní jádro by bylo tak kompaktní a hmotné, že by mohlo napodobovat gravitační přitažlivost černé díry a vysvětlovat oběžné dráhy hvězd typu S, které byly pozorovány v předchozích studiích, stejně jako oběžné dráhy objektů zahalených prachem, známých jako zdroje G, které také existují v blízkosti středu Galaxie.
Pro nový výzkum jsou zvláště důležité nejnovější údaje z mise Gaia DR3 Evropské kosmické agentury, která pečlivě zmapovala rotační křivku vnějšího obalu halo Mléčné dráhy a ukázala, jak hvězdy a plyn obíhají daleko od centra.
Bylo pozorováno zpomalení rotační křivky naší galaxie, známé jako Keplerův pokles, které podle výzkumníků lze vysvětlit vnějším halo jejich modelu temné hmoty v kombinaci se složkami klasické hmoty disku a výdutě. To podle nich posiluje „fermionový“ model tím, že zdůrazňuje klíčový strukturální rozdíl. Zatímco tradiční halo chladné temné hmoty se rozprostírají podle prodlouženého „mocninného zákona“, fermionový model předpovídá pevnější strukturu vedoucí ke kompaktnějším ohonům halo.
„Je to poprvé, co model temné hmoty úspěšně propojil tyto velmi odlišné škály a různé oběžné dráhy objektů, včetně moderních údajů o rotační křivce a centrálních hvězdách,“ řekl spoluautor studie Carlos Argüelles z Astrofyzikálního institutu La Plata. „Nejde jen o nahrazení černé díry temným objektem; navrhujeme, že supermasivní centrální objekt a halo temné hmoty galaxie jsou dva projevy stejné, souvislé substance.“
A jak je to v této souvislosti s mediálně populárním „stínem černé díry“? Jiná studie navíc ukázala (měla ukázat), že když akreční disk osvětluje hustá jádra temné hmoty, vrhají (vrhaly by) stín podobný tomu, který zachytila spolupráce Event Horizon Telescope (EHT) pro Sgr A*. Husté jádro temné hmoty může napodobovat stín, protože tak silně ohýbá světlo, že vytváří centrální temnotu obklopenou jasným prstencem.
Vědci statisticky porovnali svůj model fermionové temné hmoty s tradičním modelem černé díry. Zjistili, že zatímco současné údaje o vnitřních hvězdách ještě nedokážou rozhodujícím způsobem rozlišit mezi těmito dvěma scénáři, model temné hmoty poskytuje jednotný rámec, který vysvětluje galaktické centrum (centrální hvězdy a stín) i galaxii jako celek. Podle autorů budou pro ověření předpovědí tohoto nového modelu klíčové přesnější údaje z přístrojů, jako je interferometr GRAVITY na Very Large Telescope v Chile, a hledání jedinečné signatury fotonových prstenců – klíčového rysu černých děr, který v modelu jádra z temné hmoty chybí.
V Crespi et al, The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/staf1854
Zdroj: Royal Astronomical Society / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka: Lze předpokládat, že totéž by se pak týkalo i obřích černých děr předpokládaných v cntrech jiných galaxií?
A co by zabránilo temné hmotě koncentrované do takto kompaktního tělesa se zhroutit do černé díry? To, že to je kompatní těleso, máme přece už potvrzeno přímým inteferometrickým pozorováním.