Una nueva investigación sugiere que el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea es en realidad una masa tremendamente masiva pero compacta de materia oscura.
Los científicos dicen que este grupo ejercería los mismos efectos gravitacionales que actualmente se atribuyen al agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*). Eso incluye la danza violenta y rápida de estrellas que tiene lugar en el Centro Galáctico, en la que las llamadas “estrellas S” corren alrededor del corazón compacto de nuestra galaxia a velocidades de hasta 67 millones de millas por hora (30.000 kilómetros por segundo). Por contexto, eso es alrededor del 10% de la velocidad de la luz. Este grupo de materia oscura, dice el equipo, también explicaría las órbitas de los cuerpos cubiertos de polvo, o “fuentes G” ubicadas en el Centro Galáctico.
Se propone que la materia oscura fermiónica sea capaz de formar una estructura que consiste en un núcleo compacto y súper denso con tanta masa que imita un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a 4,6 millones de soles, dice el equipo de investigación. Ese núcleo estaría rodeado por un halo vasto y difuso que se extendería mucho más allá de la materia visible de la Vía Láctea, pero actuaría como una única entidad unificada. Se trata de una estructura que otras recetas de materia oscura no pueden replicar.
“No estamos simplemente reemplazando el agujero negro con un objeto oscuro; estamos proponiendo que el objeto central supermasivo y el halo de materia oscura de la galaxia son dos manifestaciones de la misma sustancia continua”, dijo en un comunicado el miembro del equipo Carlos Argüelles, del Instituto de Astrofísica de La Plata.
Ver para creer… pero ¿qué estamos viendo?
La teoría, propuesta por Argüelles y sus colegas, se basa firmemente en las observaciones realizadas por la misión de seguimiento de estrellas Gaia de la Agencia Espacial Europea, publicada como parte de la tercera entrega de datos del proyecto en junio de 2022.
Gaia permitió al equipo mapear con precisión la rotación y órbita de las estrellas y el gas en el halo exterior de la Vía Láctea, revelando una desaceleración de la curva de rotación de nuestra galaxia: el llamado declive kepleriano. Este equipo cree que el declive kepleriano puede explicarse por el halo exterior difuso que observaron, que es un factor en su modelo y que, como ahora sabemos, añade apoyo al modelo fermiónico de la materia oscura.
En el modelo estándar de cosmología, también conocido como modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM) (la mejor descripción que tenemos del universo), la materia oscura es “fría”, lo que significa que sus partículas se mueven a velocidades significativamente más lentas que la velocidad de la luz.
La materia oscura fría forma una cola de halo extendida que lucha por explicar la desaceleración observada por Gaia. El modelo fermiónico, por otro lado, predice una cola de halo más estrecha y compacta que podría causar el declive kepleriano. Recuerde, en el modelo Sgr A*, la materia oscura en el corazón de la Vía Láctea no está conectada en una sola estructura al halo exterior, por lo que esa cola no está presente en este modelo.
“Esta es la primera vez que un modelo de materia oscura ha logrado unir con éxito estas escalas tan diferentes y diversas órbitas de objetos, incluida la curva de rotación moderna y los datos de las estrellas centrales”, dijo Argüelles.
Hasta ahora, todo bien. La teoría de que nuestra galaxia puede tener una masa de materia oscura en lugar de un agujero negro en su centro parece bastante creíble. Sin embargo, hay un elefante de 4,6 millones de masas solares en la habitación: a saber, la imagen de Sgr A* capturada por el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) y revelada al público en mayo de 2022. Aún así, el equipo dice que su modelo de materia oscura de fermiones puede explicar esto.
Antes de profundizar en esa explicación, vale la pena considerar lo que realmente vemos cuando miramos la imagen EHT de lo que actualmente todos asumimos que es Sgr A*.
El anillo dorado brillante en esta imagen es en realidad materia supercaliente que azota lo que se esconde en el corazón de la Vía Láctea. Lo que realmente vemos en esta imagen no es un agujero negro en absoluto, algo comprensible porque los agujeros negros están rodeados por una superficie que atrapa la luz llamada horizonte de sucesos; No hay manera de que podamos ver directamente a Sgr A*. Sin embargo, lo que podemos ver es la sombra que proyecta el agujero negro.
Sin embargo, en 2024, los investigadores demostraron que un núcleo denso de materia oscura fermiónica podría en realidad proyectar una sombra similar a la que se ve en la imagen del EHT. El núcleo sería invisible como un agujero negro porque, como es sabido, la materia oscura no interactúa con la luz.
“Este es un punto crucial”, dijo la líder del equipo Valentina Crespi del Instituto de Astrofísica de La Plata. “Nuestro modelo no sólo explica las órbitas de las estrellas y la rotación de la galaxia, sino que también es consistente con la famosa imagen de la ‘sombra del agujero negro’. El denso núcleo de materia oscura puede imitar la sombra porque desvía la luz con mucha fuerza, creando una oscuridad central rodeada por un anillo brillante”.
Aunque el equipo comparó estadísticamente su modelo de materia oscura con el modelo aceptado de un agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, y el primero pudo replicar el comportamiento de las estrellas S, las fuentes G, la estructura de nuestra galaxia y la sombra del agujero negro, los investigadores enfatizan que definitivamente aún es temprano para esta teoría.
La investigación del equipo establece una hoja de ruta para futuras observaciones utilizando el Very Large Telescope (VLT) para buscar anillos de fotones en el corazón de la Vía Láctea, que estarán presentes para Sgr A*, pero ausentes si el cuerpo central dominante de nuestra galaxia es un denso grupo de materia oscura.
Claramente, Sgr A* aún no está listo para ceder su trono en el corazón de la Vía Láctea a la materia oscura.
La investigación del equipo fue publicada el 5 de febrero en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).