Animation der Periapsis von S2. (ESO/M. Kornmesser) Wir gehen davon aus, dass es ein Supermassereiches gibt schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße, aber wir können nicht wirklich dorthin gehen und es überprüfen. Was wäre, wenn in dieser chaotischen, staubigen Region tatsächlich noch etwas anderes lauert?
Wir schließen das Vorhandensein und die Eigenschaften eines supermassiven Lochs namens Sagittarius A* (Sgr A*) teilweise aus der Gravitationswirkung, die es auf andere Objekte hat, wie etwa den extremen Umlaufbahnen von Objekten wie Sternen um dieses galaktische Zentrum … aber was ist, wenn wir falsch liegen? ?
Was wäre, wenn es überhaupt kein Schwarzes Loch wäre? Was ist, wenn es ein Kern von ist? Dunkle Materie ? Laut einer neuen und faszinierenden Studie könnten die beobachteten Umlaufbahnen des galaktischen Zentrums sowie die Umlaufgeschwindigkeiten in den äußeren Regionen der Galaxie tatsächlich einfacher zu erklären sein, wenn es sich im Herzen der Galaxie um einen Kern aus dunkler Materie handeln würde , und nicht ein schwarzes Loch.
Die Arbeit wurde angenommen MNRAS-Briefe und ist derzeit auf dem Preprint-Server verfügbar arXiv . Aber zunächst einmal ein kleiner Hintergrund, woher diese wilde Hypothese kommt.
In den letzten zwei Jahrzehnten war die Umlaufbahn eines Sterns namens S2 Gegenstand intensiver Untersuchungen. Es befindet sich auf einer 16-jährigen Umlaufbahn um das galaktische Zentrum, einer langen elliptischen Schleife, die als perfektes Labor für einen der extremsten Tests der Galaxie diente generelle Relativität miteinander ausgehen.
In früheren Forschungen zwei getrennt Mannschaften zeigte, dass Die Relativitätstheorie hielt nicht nur in der Raumzeitumgebung des galaktischen Zentrums stand, sondern die Ergebnisse stimmten auch mit einem supermassereichen Schwarzen Loch mit der 4 Millionen Sonnenmasse überein.
Dann Es kam ein Objekt namens G2 . Ebenfalls auf einer langen, elliptischen Umlaufbahn tat G2 etwas Seltsames, als es 2014 seine Periapsis umrundete, den Punkt seiner Umlaufbahn, der dem mutmaßlichen Schwarzen Loch am nächsten liegt. Es verwandelte sich von einem normalen, kompakten Objekt in etwas Langes und Ausgedehntes, bevor es wieder zu einem kompakten Objekt schrumpfte.
Das war wirklich seltsam und die Natur von G2 ist immer noch unbekannt. Aber was auch immer es ist, die Bewegung des Objekts folgt der Periapsis scheint Widerstand zu zeigen - was laut einem Team von Astrophysikern unter der Leitung von Eduar Antonio Becerra-Vergara vom Internationalen Zentrum für Relativistische Astrophysik mit Sitz in Italien nicht ganz mit dem Modell des Schwarzen Lochs übereinstimmt.
Die Forscher letztes Jahr gezeigt dass S2 und G2 mit einem anderen Modell übereinstimmten, selbst mit dieser seltsamen Bewegung nach der Periapsis: Dunkle Materie Fermionen , die sie „Darkninos“ nennen, mit einer Masse, die so leicht ist, dass sie nicht in ein Schwarzes Loch kollabieren würden, bis mindestens 100-mal so viel von dem Zeug vorhanden wäre.
Das würde es ihm ermöglichen, immer noch als riesiger, dichter Klumpen im Zentrum der Milchstraße herumzuhängen und zu seinen Rändern hin und bis in die Weiten der Galaxie hinein von einem diffusen Nebel umgeben zu sein.
S2 und G2 sind jedoch nicht die einzigen Objekte, die das galaktische Zentrum umkreisen. Jetzt haben die Forscher ihr Modell auf die 17 am besten charakterisierten Sterne ausgeweitet, die um das galaktische Zentrum herumzoomen, sogenannte S-Sterne – und Sie werden nie erraten, was sie gefunden haben.
Ja, da passt auch ihre Analyse. Ihren Berechnungen zufolge könnte es im galaktischen Zentrum einen dichten Klumpen dunkler Materie geben, der am galaktischen Rand zu einer diffusen Konzentration ausdünnt.
Wie wir haben zuvor berichtet Dunkle Materie ist unbestreitbar eines der größten Geheimnisse des Universums, wie wir es kennen. Es ist der Name, den wir einer mysteriösen Masse geben, die für Gravitationseffekte verantwortlich ist, die nicht durch Dinge erklärt werden können, die wir mit anderen Mitteln entdecken können – normale Materie wie Sterne, Staub und Galaxien.
Beispielsweise rotieren Galaxien viel schneller, als sie sollten, wenn sie nur durch die normale Materie in ihnen gravitativ beeinflusst würden; Der Gravitationslinseneffekt – die Krümmung der Raumzeit um massive Objekte – ist weitaus stärker als er sein sollte. Was auch immer diese zusätzliche Schwerkraft erzeugt, liegt außerhalb unserer Fähigkeit, direkt zu erkennen.
Wir wissen es nur durch die Gravitationswirkung, die es auf andere Objekte hat … kommt Ihnen das bekannt vor? Aber aktive galaktische Kerne wie die Das fotogenste supermassive Schwarze Loch des Universums, M87* (ungefähr 6,5 Milliarden Sonnenmasse) scheinen viel besser mit dem Modell des Schwarzen Lochs übereinzustimmen.
Das Team schlägt vor, dass oberhalb einer kritischen Masse ein Klumpen dunkler Materie durch Gravitation in ein supermassereiches Schwarzes Loch kollabieren könnte. Dies könnte helfen zu erklären, wie supermassiv Schwarze Löcher entstehen überhaupt erst, weil wir keine Ahnung haben wie sie so groß werden - und schon gar nicht wie so viele von ihnen erscheinen im frühen Universum , bevor sie sich hätten bilden können.
Man geht davon aus, dass etwa 80 Prozent der Materie im Universum Dunkle Materie ist. Es gibt nicht genügend Schwarze Löcher, ob supermassereich oder nicht, um die gesamte dunkle Materie zu erklären, aber das Team geht nicht davon aus, dass sich all das Zeug hier befindet. Ihr Ansatz bietet vielmehr einen Kandidaten für dunkle Materie, der auch zur Erklärung der Existenz supermassereicher Schwarzer Löcher beitragen könnte.
Zukünftige Analysen, die entweder mit ihren Erkenntnissen übereinstimmen oder Löcher in sie bohren, können nur dazu beitragen, diese Phänomene einzudämmen und uns letztendlich der Wahrheit näher zu bringen.
Die Forschung wurde angenommen von MNRAS-Briefe , und ist verfügbar unter arXiv .