Galaktikos širdis visada buvo paslapčių teritorija. Astronomai dešimtmečius kartojo tą pačią išvadą: Paukščių Tako centre slypi supermasyvi juodoji skylė, žinoma kaip Sagittarius A* (Sgr A*). Tačiau nauji teoriniai modeliai į šį „uždarytą bylą“ grąžina abejonę. Kas, jei centre nėra juodosios skylės?
Visi turimi stebėjimai rodo, kad galaktikos branduolyje susitelkusi masė, prilygstanti maždaug keturiems milijonams Saulės masių. Tai paaiškina ekstremalius žvaigždžių greičius ir jų ištemptas orbitas aplink nematomą tašką. 2022 metais „Event Horizon Telescope“ pateiktas Sgr A* „šešėlio“ vaizdas atrodė kaip galutinis įrodymas.
Tačiau mokslas retai mėgsta žodį „galutinis“.
Juodoji skylė – patogiausias, bet nebūtinai vienintelis atsakymas
Klasikinis scenarijus aiškus: Sgr A* – supermasyvi juodoji skylė, kurios gravitacija valdo artimiausių žvaigždžių judėjimą. Šis modelis puikiai dera su bendrąja reliatyvumo teorija ir daugybe netiesioginių matavimų.
Vis dėlto astrofizikų grupė pasiūlė alternatyvą, kuri skamba beveik kaip mokslinė fantastika, bet remiasi rimta fizika. Pagal šį modelį galaktikos centre gali būti ne juodoji skylė, o itin tankus fermioninės tamsiosios materijos branduolys.
Tokiu atveju centre būtų masyvus, kompaktiškas objektas, tačiau be įvykių horizonto – esminės juodosios skylės savybės.
Tamsioji materija – nematomas Visatos karkasas
Tamsioji materija jau seniai laikoma pagrindiniu „nematomu žaidėju“ Visatoje. Ji nei skleidžia, nei sugeria šviesą, tačiau jos gravitacinis poveikis akivaizdus: būtent ji paaiškina, kodėl galaktikos nesubyra, nepaisant per mažos matomos masės.
Skaičiuojama, kad tamsioji materija sudaro apie 84 proc. visos materijos Visatoje. Kitaip tariant, visa, ką matome – žvaigždės, planetos, dulkės – yra tik nedidelė kosminio pyrago dalis.
Todėl klausimas logiškas: kodėl galaktikos centre negalėtų būti tamsiosios materijos struktūra?
Fermioninė tamsioji materija: tanki, bet stabili
Alternatyvus modelis remiasi hipotetinėmis fermioninėmis dalelėmis. Skirtingai nei klasikinė medžiaga, fermionai paklūsta kvantiniams apribojimams – jie negali būti suspausti iki begalybės.
Teoriškai tai leidžia egzistuoti itin tankiems, bet stabiliems objektams – savotiškoms „tamsiosios materijos žvaigždėms“. Jos galėtų turėti milžinišką masę, bet neturėti juodajai skylei būdingo horizonto.
Dar radikalesnė idėja teigia, kad centrinis objektas ir visas galaktikos tamsiosios materijos halas gali būti skirtingos tos pačios struktūros apraiškos – tankus branduolys centre ir išretėjusi aureolė pakraščiuose.
S žvaigždės – svarbiausi liudininkai
Svarbiausi įrodymai slypi ne nuotraukose, o dinamikoje. Netoli galaktikos centro skrieja vadinamosios S žvaigždės. Garsiausia jų – S2, kuri aplink nematomą centrą apsisuka vos per 16 metų.
Jos orbita ištirta neįtikėtinu tikslumu. Ir būtent čia atsirado netikėtas rezultatas:
tiek juodosios skylės, tiek tankaus tamsiosios materijos branduolio modeliai beveik idealiai atkuria S2 judėjimą.
Tai reiškia pavojingą mokslinę tiesą – dabartiniai duomenys neleidžia vienareikšmiškai atmesti alternatyvos.
„Gaia“ duomenys ir Keplerio infleksija
Papildomą intrigą kelia Europos kosmoso agentūros palydovo Gaia stebėjimai. Jie rodo, kad Paukščių Tako sukimosi greitis dideliais atstumais nuo centro mažėja – tai vadinama Keplerio infleksija.
Kai kurie tyrėjai teigia, kad fermioninės tamsiosios materijos modelis gali nuosekliau paaiškinti šį reiškinį visais masteliais – nuo centrinės zonos iki galaktikos pakraščių.
Kas galėtų pateikti galutinį atsakymą
Sprendimą gali atnešti tik dar tikslesni stebėjimai. Jei pavyks:
- sekti žvaigždes, skriejančias dar arčiau centro;
- užfiksuoti detalesnį šviesos lenkimo vaizdą aplink Sgr A*;
- analizuoti vadinamąjį fotonų žiedą,
skirtumai tarp juodosios skylės ir tamsiosios materijos branduolio gali tapti akivaizdūs.
Jei centre nėra įvykių horizonto, kai kurios reliatyvistinės struktūros gali atrodyti kitaip – arba jų visai nebūti.
Verdiktas: paslaptis dar neuždaryta
Šiandien supermasyvios juodosios skylės scenarijus išlieka dominuojantis. Tačiau svarbiausia žinia – jis nebėra vienintelis teoriškai suderinamas paaiškinimas.
Paukščių Tako širdis gali būti ne tik tamsi, bet ir fundamentaliai kitokia, nei manėme. O kosmosas dar kartą primena paprastą taisyklę: kuo giliau žiūrime, tuo daugiau klausimų atsiranda.
