La materia oscura, non un buco nero, potrebbe alimentare il cuore della Via Lattea

La nostra galassia della Via Lattea potrebbe non avere al centro un buco nero supermassiccio, ma piuttosto un enorme ammasso di misteriosa materia oscura che esercita la stessa influenza gravitazionale, dicono gli astronomi.

La nostra galassia della Via Lattea potrebbe non avere al centro un buco nero supermassiccio, ma piuttosto un enorme ammasso di misteriosa materia oscura che esercita la stessa influenza gravitazionale, dicono gli astronomi.

Credono che questa sostanza invisibile – che costituisce la maggior parte della massa dell’universo – possa spiegare sia la violenta danza delle stelle a poche ore luce (spesso usate per misurare le distanze all’interno del nostro sistema solare) dal centro galattico sia la dolce rotazione su larga scala dell’intera materia ai margini della Via Lattea.

Il nuovo studio è stato pubblicato oggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Mette in discussione la teoria principale secondo cui il Sagittario A* (Sgr A*), un buco nero proposto al cuore della nostra galassia, sia responsabile delle orbite osservate di un gruppo di stelle, note come stelle S, che ruotano a velocità enormi fino a qualche migliaio di chilometri al secondo.

Il team internazionale di ricercatori ha invece proposto un’idea alternativa: che un tipo specifico di materia oscura composta da fermioni, ovvero particelle subatomiche leggere, possa creare una struttura cosmica unica che si adatti anche a ciò che sappiamo sul nucleo della Via Lattea.

In teoria avrebbe prodotto un nucleo super-denso e compatto circondato da un vasto alone diffuso, che insieme agirebbero come un’unica entità unificata.

Il nucleo interno sarebbe così compatto e massiccio da poter imitare la forza gravitazionale di un buco nero e spiegare le orbite delle stelle S osservate in studi precedenti, così come le orbite degli oggetti avvolti nella polvere noti come sorgenti G che esistono anch’essi nelle vicinanze.

Di particolare importanza per la nuova ricerca sono i dati più recenti della missione GAIA DR3 dell’Agenzia Spaziale Europea, che ha mappato meticolosamente la curva di rotazione dell’alone esterno della Via Lattea, mostrando come stelle e gas orbitino lontano dal centro.

Ha osservato un rallentamento della curva di rotazione della nostra galassia, noto come declino kepleriano, che secondo i ricercatori può essere spiegato dall’alone esterno del loro modello di materia oscura se combinato con le componenti tradizionali di disco e massa di rigonfiamento della materia ordinaria.

Questo, aggiungono, rafforza il modello ‘fermionico’ evidenziando una differenza strutturale chiave. Mentre i tradizionali aloni di Materia Oscura Fredda si estendono seguendo una coda estesa della ‘legge di potenza’, il modello fermionico prevede una struttura più compatta, portando a code di alone più compatte.

La ricerca è stata condotta da una collaborazione internazionale che ha coinvolto l’Istituto di Astrofisica La Plata in Argentina, il Centro Internazionale per l’Astrofisica Relativistica Network e l’Istituto Nazionale di Astrofisica in Italia, il Relativity and Gravitation Research Group in Colombia e l’Istituto di Fisica dell’Università di Colonia in Germania.

“Questa è la prima volta che un modello di materia oscura riesce a colmare con successo queste scale così diverse e varie orbite degli oggetti, inclusi i dati moderni sulle curve di rotazione e le stelle centrali”, ha dichiarato il coautore dello studio, il dottor Carlos Argüelles, dell’Istituto di Astrofisica La Plata.

“Non stiamo semplicemente sostituendo il buco nero con un oggetto oscuro; Proponiamo che l’oggetto centrale supermassiccio e l’aureola di materia oscura della galassia siano due manifestazioni della stessa sostanza continua.”

Fondamentale, questo modello fermionico di materia oscura aveva già superato un test significativo. Uno studio precedente di Pelle et al. (2024), anch’esso pubblicato su MNRAS, ha mostrato che quando un disco di accrescimento illumina questi densi nuclei di materia oscura, questi proiettivano una caratteristica simile a un’ombra sorprendentemente simile a quella fotografica dalla collaborazione con l’Event Horizon Telescope (EHT) per Sgr A*.

“Questo è un punto cruciale”, ha detto l’autrice principale Valentina Crespi, dell’Istituto di Astrofisica La Plata.

“Il nostro modello non solo spiega le orbite delle stelle e la rotazione della galassia, ma è anche coerente con la famosa immagine dell’ombra del buco nero’. Il nucleo denso di materia oscura può imitare l’ombra perché piega la luce così fortemente, creando un’oscurità centrale circondata da un anello luminoso.”

I ricercatori hanno confrontato statisticamente il loro modello di materia oscura fermionica con il tradizionale modello dei buchi neri.

Hanno scoperto che, sebbene i dati attuali sulle stelle interne non possano ancora distinguere in modo decisivo tra i due scenari, il modello della materia oscura fornisce un quadro unificato che spiega il centro galattico (stelle centrali e ombra) e la galassia nel suo complesso.

Il nuovo studio apre la strada a future osservazioni. Dati più precisi provenienti da strumenti come l’interferometro GRAVITY, sul Very Large Telescope in Cile, e la ricerca della firma unica degli anelli di fotoni – una caratteristica chiave dei buchi neri e assente nello scenario del nucleo della materia oscura – saranno cruciali per testare le previsioni di questo nuovo modello, dicono gli autori.

L’esito di questi risultati potrebbe potenzialmente rimodellare la nostra comprensione della natura fondamentale del colosso cosmico al cuore della Via Lattea.

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