Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass sich im Herzen der Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch, Sagittarius A, befände, das für die schnellen Umlaufbahnen nahegelegener Sterne verantwortlich sei. Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch auf eine Alternative hin: Ein superdichter Kern aus fermionischer dunkler Materie * könnte dieselben beobachteten Sternbewegungen erklären und möglicherweise unser Verständnis von galaktischen Zentren verändern.
Die Alternative zu Schwarzen Löchern
Die von Dr. Valentina Crespi vom Institut für Astrophysik La Plata geleitete Studie schlägt vor, dass anstelle eines Schwarzen Lochs eine einzigartige kosmische Struktur aus selbstgravitierender fermionischer dunkler Materie die im Zentrum der Milchstraße beobachteten Gravitationseffekte nachahmen könnte. Dies bedeutet, dass die Hochgeschwindigkeitsumlaufbahnen der S-Sterne – Sterne, die mit Tausenden von Kilometern pro Sekunde um Sagittarius A* kreisen – erklärt werden könnten, ohne auf eine Singularität zurückzugreifen.
Das Modell legt nahe, dass dieser Kern aus dunkler Materie außergewöhnlich kompakt und massereich wäre und eine Anziehungskraft ausübe, die nicht von der eines Schwarzen Lochs zu unterscheiden sei. Das ist nicht nur Spekulation; Die Berechnungen des Teams berücksichtigen auch die Umlaufbahnen von staubumhüllten Objekten, die als G-Quellen bekannt sind und sich ebenfalls in der Nähe des galaktischen Zentrums ansammeln.
Brückenskalen: Vom galaktischen Kern zum äußeren Halo
Was diese Forschung auszeichnet, ist ihre Fähigkeit, Beobachtungen über sehr unterschiedliche Maßstäbe hinweg zu verbinden. Aktuelle Daten der Gaia DR3-Mission der Europäischen Weltraumorganisation kartierten den äußeren Halo der Milchstraße und zeigten eine Verlangsamung ihrer Rotationskurve (den Kepler-Abstieg). Das fermionische Dunkle-Materie-Modell des Teams reproduziert dieses Verhalten im Gegensatz zu herkömmlichen Dunkle-Materie-Modellen genau.
Dies ist von entscheidender Bedeutung, da herkömmliche Halos aus dunkler Materie sich voraussichtlich in einem langen, ausgedehnten Schweif ausbreiten. Fermionische Dunkle Materie bildet jedoch eine dichtere Struktur, was zu einem kompakteren Halo führt, was mit Beobachtungen übereinstimmt.
„Dies ist das erste Mal, dass es einem Modell der Dunklen Materie gelungen ist, diese enorm unterschiedlichen Maßstäbe und verschiedenen Objektbahnen, einschließlich moderner Rotationskurven und Zentralsterndaten, erfolgreich zu überbrücken“, sagte Dr. Carlos Argüelles, Mitautor der Studie.
Stimmt das mit den Bildern von Schwarzen Löchern überein?
Die Implikationen beschränken sich nicht nur auf die Orbitalmechanik. Das Team fand heraus, dass ihr Kernmodell der Dunklen Materie sogar den „Schatten“ erklären kann, der vom Event Horizon Telescope (EHT) für Sagittarius A* abgebildet wurde. Ein dichter Kern aus dunkler Materie beugt das Licht so stark, dass es den dunklen Zentralbereich nachahmen könnte, der von einem hellen Ring umgeben ist, genau wie das Bild des Schwarzen Lochs des EHT.
Zukünftige Tests und Implikationen
Während aktuelle Daten ein Schwarzes Loch nicht definitiv ausschließen können, bietet das Modell der Dunklen Materie einen einheitlichen Rahmen für das galaktische Zentrum, der sowohl Sternbahnen als auch den beobachteten Schatten berücksichtigt. Zukünftige Beobachtungen von Instrumenten wie dem GRAVITY-Interferometer werden entscheidend sein, um diese Vorhersagen zu überprüfen.
Insbesondere werden Wissenschaftler nach Photonenringen suchen – einem Schlüsselmerkmal von Schwarzen Löchern, die es um den vorgeschlagenen Kern aus dunkler Materie nicht geben würde. Sollte diese Entdeckung bestätigt werden, würde sie unser Verständnis der Kräfte, die galaktische Zentren beherrschen, und der Natur der Dunklen Materie selbst grundlegend verändern.
Die Studie wurde in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht.
