Diamo per scontato che ci sia un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, ma non possiamo andare lì e controllare. E se qualcos’altro fosse effettivamente in agguato in questa regione disordinata e polverosa?
In parte deduciamo la presenza e le proprietà di un buco supermassiccio chiamato Sagittario A * (Sgr A *) dall’effetto gravitazionale che ha su altri oggetti, come le orbite estreme di oggetti come le stelle attorno al centro galattico … ma se ci sbagliassimo?
E se non fosse affatto un buco nero? E se fosse un nucleo di materia oscura?
Secondo un nuovo e affascinante studio, quelle orbite osservate nel centro galattico, così come le velocità orbitali nelle regioni esterne della galassia, potrebbero effettivamente essere più facili da spiegare se fosse un nucleo di materia oscura nel cuore della galassia, piuttosto che un buco nero.
Il documento è stato accettato in MNRAS Letters ed è attualmente disponibile sul server di prestampa arXiv. Ma prima, ecco un piccolo background su questa ipotesi ardita.
Negli ultimi due decenni, l’orbita di una stella di nome S2 è stata oggetto di un attento esame. È su un’orbita di 16 anni attorno al centro galattico, un lungo anello ellittico che è servito come il laboratorio perfetto per uno dei test più estremi della relatività generale fino ad oggi.
In una ricerca precedente, due team diversi hanno dimostrato che non solo la relatività regge nell’ambiente spazio-tempo del centro galattico, ma i risultati sono anche coerenti con un buco nero supermassiccio 4 milioni di volte la massa del Sole.
Poi è si è scoperto un oggetto chiamato G2 . Anche lui su una lunga orbita ellittica, G2 ha fatto qualcosa di strano quando è arrivato intorno al suo periasse nel 2014, il punto della sua orbita più vicino al presunto buco nero. È passato da un oggetto normale e compatto a qualcosa di lungo e disteso, prima di ridursi di nuovo a un oggetto compatto.
Questo è stato davvero strano e la natura di G2 è ancora sconosciuta. Ma qualunque cosa sia, il movimento dell’oggetto che segue il periapsis sembra mostrare una resistenza che, secondo un team di astrofisici guidato da Eduar Antonio Becerra-Vergara del Centro Internazionale di Astrofisica Relativistica, con sede in Italia, non è del tutto coerente con il nero modello buco.
I ricercatori hanno dimostrato l’anno scorso che S2 e G2 sono coerenti con un modello diverso, anche con quello strano movimento post-periapsis: un modello basato su fermioni di materia oscura , che chiamano ‘darkninos‘, con una massa abbastanza leggera da non vederli collassare in un buco nero fino a quando non ci sia almeno 100 volte più materiale.
Ciò gli consentirebbe di rimanere sospeso come un enorme e denso blob al centro della Via Lattea, e di essere circondato da una nebbia diffusa verso i suoi bordi e verso i confini della galassia.
Tuttavia, S2 e G2 non sono gli unici oggetti in orbita attorno al centro galattico. Quindi ora i ricercatori hanno esteso il loro modello alle 17 stelle meglio caratterizzate che ruotano attorno al centro galattico, note come stelle S – e hanno ottenuto un risaltato inatteso.
Secondo i loro calcoli, potrebbe esserci un denso blocco di materia oscura nel centro galattico, che si assottiglia fino a una concentrazione diffusa alla periferia galattica.
La materia oscura è innegabilmente uno dei più grandi misteri dell’Universo come lo conosciamo. È il nome che diamo a una massa misteriosa responsabile degli effetti gravitazionali che non può essere spiegata dalle cose che possiamo rilevare con altri mezzi: la materia normale come stelle, polvere e galassie.
Ad esempio, le galassie ruotano molto più velocemente di quanto dovrebbero se fossero influenzate gravitazionalmente solo dalla materia normale al loro interno; la lente gravitazionale – la flessione dello spaziotempo attorno a oggetti enormi – è molto più forte di quanto dovrebbe essere. Qualunque cosa stia creando questa gravità aggiuntiva va oltre la nostra capacità di rilevarla direttamente.
Lo sappiamo solo dall’effetto gravitazionale che ha su altri oggetti … suona familiare? Ma i nuclei galattici attivi, come il buco nero supermassiccio più fotogenico dell’Universo, M87 * (circa 6,5 miliardi di volte la massa del Sole), sembrano molto più coerenti con il modello del buco nero.
Il team propone che, al di sopra di una massa critica, un ammasso di materia oscura potrebbe collassare gravitazionalmente in un buco nero supermassiccio. Questo potrebbe aiutare a spiegare come i buchi neri supermassicci si formino in primo luogo, dal momento che non abbiamo idea del perché e come diventino così grandi, inoltre questo potrebbe spiegare come siano apparsi i buchi neri nell’universo primordiale, molto prima del momento in cui, secondo i nostri modelli, avrebbero potuto formarsi.
Si ritiene che circa l’80% della materia nell’universo sia materia oscura. Non ci sono abbastanza buchi neri, supermassicci o altro, per spiegare tutta questa materia oscura, ma il team non sta proponendo che sia qui che si trovano tutte le cose. Piuttosto, il loro approccio offre un candidato alla materia oscura che potrebbe anche aiutare a spiegare l’esistenza di buchi neri supermassicci.
Un’analisi futura che confermi o smentisca questo studio potrebbe aiutare a limitare questi fenomeni, portandoci alla fine più vicini alla verità.
La ricerca è stata accettata da MNRAS Letters.
