24 september 2021

Zetelt er in het centrum van de Melkweg mogelijk een klomp donkere materie in plaats van een zwart gat?

In het centrum van de Melkweg zetelt het superzwarte zwarte gat Sagittarius A*, in het bezit van zo een 4 miljoen zonsmassa’s. Astronomen van het International Centre for Relativistic Astrophysics (ICRA, La Sapienza) in Rome hebben recent onderzoek gedaan naar de aard van het zwarte gat. Sgr A* kan niet direct waargenomen worden maar wordt afgeleid van de bewegingen van de sterren die eromheen dwalen. Misschien is een zwart gat niet de enige kandidaat om in het centrum van de Melkweg te zitten, zo opperde het team. Twijfels hierover bestaan al langer, met name gezaaid door het onderzoek aan de G2-gaswolk. Het team voerde computersimulaties uit waarin het ‘zwarte gat-model’ vervangen werd door een klomp donkere materie. Donkere materie is een veronderstelde materie in het heelal (27% van de totale materie/energie-inhoud van het heelal), die niet interageert met EM-straling en dus lastig te detecteren is met optische middelen. Niet zichtbaar, maar de zwaartekracht die wordt veroorzaakt door DM houdt wel de melkwegstelsels en clusters van melkwegstelsels bij elkaar. Een theorie voor de identiteit van DM suggereert dat het is gemaakt van hypothetische deeltjes genaamd ‘darkino’s’. Het ICRA-team ontdekte dat als DM hieruit zou bestaan, het in sommige gevallen nauwkeuriger een reeks waarnemingen in het Melkweg-centrum zou kunnen verklaren, beter dan het zwarte gat. Het wetenschappelijk paper van het team met als eerste auteur Edoardo Becerra-Vergara is op 20 mei j.l. gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Sagittarius A met Sgr A* Credits; NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI

Sgr A* in het centrum van de Melkweg bevindt zich in de samengestelde radiobron Sagittarius A op zo een 25.800 lichtjaar afstand van de Zon. De bron werd Sgr A* genoemd om het te onderscheiden van andere componenten van Sgr A. Sgr A* kan niet direct waargenomen worden maar wordt afgeleid van de bewegingen van de sterren die eromheen dwalen. En misschien is het zwarte gat niet de enige kandidaat om in het centrum van de Melkweg te zetelen. De twijfels werden zeven jaar geleden gezaaid. Een gaswolk, G2, bleek in een baan om Sgr A* te cirkelen, en deze zou begin 2014 gevaarlijk dicht langs het object zou gaan. Astronomen keken vol verwachting toe – en als Sgr A* een superzwaar zwart gat was zoals verwacht, dan zou G2 aan flarden worden verscheurd. Verrassend genoeg overleefde G2 de nadering zonder problemen. Astronomen noemden het een ‘lack of fireworks’ en het leidde tot speculatie dat G2 i.p.v. een gaswolk, een opgeblazen, ‘puffy’, ster zou zijn, met voldoende zwaartekracht om zijn vorm te behouden. De aard van G2 trok ICRA niet in twijfel, maar wel die van Sgr A*. Het team simuleerde het centrum van de Melkweg, als bestaande uit een klomp DM. Deze DM zou bestaan uit darkino’s, neutrale ultralichte deeltjes die behoren tot een groep die fermionen wordt genoemd. Deze darkino’s klonteren in het centrum van de Melkweg en spreiden zich uit in een meer diffuse wolk. Een belangrijk kenmerk van fermionen (i.t.t. bosonen) is dat slechts één van hen tegelijkertijd een bepaalde kwantumtoestand in een bepaalde ruimte kan innemen, wat beperkt hoe dicht ze samen kunnen worden verpakt. Als zodanig is de kern van deze ‘klomp’ een veel minder extreme omgeving dan een superzwaar zwart gat, waardoor G2 ongedeerd heeft kunnen passeren. (M.a.w. als DM bestaat uit darkino’s, en het zijn fermionen, dan zouden deze DM-deeltjes zich slechts tot op zekere hoogte in de kern van een melkwegstelsel concentreren. I.p.v. een superzwaar zwart gat, met een scherp gedefinieerde rand aan de waarnemingshorizon, is er een gigantische bal van dicht opeengepakte darkino’s.)  Maar dat is niet de enige observatie dat het model past. Het team ontdekte ook dat als darkino’s een massa van ongeveer 56 keV hadden, de simulatie nauwkeurig de bewegingen voorspelde van een cluster van nabije sterren genaamd de S-sterren, evenals de rotatiecurve van de buitenste halo van de Melkweg. Al met al is het mysterie nog niet opgelost, en blijft een superzwaar zwart gat de meest waarschijnlijke kandidaat op die positie in de Melkweg, daar het de waargenomen fysische fenomenen op een relatief eenvoudige manier verklaart. Bovendien ziet men zwarte gaten in het centrum van de meeste andere sterrenstelsels. Het team stelt dat verder onderzoek nodig is om hier meer licht op te werpen. Bronnen: LiveScience, EarthSky, New Atlas, ESO

 

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.