Che cos’è, Sagittarius A*, l’oggetto invisibile al centro della nostra galassia? Secondo uno studio pubblicato ieri su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society da un team guidato da Valentina Crespi dell’Instituto de Astrofísica de La Plata (Argentina), potrebbe non essere un buco nero supermassiccio.
A suggerirlo, il moto di gas e stelle vicine e lontane dal cuore della Via Lattea. Da una parte ci sono le sorgenti che gli orbitano attorno vicinissime, a poche ore luce dal centro galattico, ovvero la stella S2 e i cinque frammenti della nube G2. Dall’altra le sorgenti più remote, le stelle e il gas in rotazione alla periferia della Via Lattea. Ebbene, secondo gli autori del nuovo studio entrambi i moti sarebbero compatibili con la presenza, al centro della nostra galassia, di un oggetto compatto, supermassiccio anch’esso, fatto però di materia oscura.
Rappresentazione artistica della Via Lattea, dove le stelle più interne si muovono a velocità quasi relativistiche attorno a un denso nucleo di materia oscura, senza alcun buco nero al centro. A distanze maggiori, la parte dell’alone della stessa distribuzione invisibile di materia oscura continua a modellare i moti delle stelle nella periferia della nostra galassia, tracciando la caratteristica curva di rotazione. Crediti: Valentina Crespi et al., Cc By 4.0
Be’, oscuro o nero, sempre invisibile è, si potrebbe pensare. In realtà almeno una differenza fra i due oggetti c’è: nel caso di un nucleo di materia oscura non sarebbe prevista la presenza di un orizzonte degli eventi. Il nucleo superdenso sarebbe infatti circondato da un vasto alone diffuso, e insieme agirebbero come un’unica entità.
L’ipotesi, va detto, non è del tutto inedita. Già nel 2021, per esempio, cinque astrofisici – quattro dei quali coautori anche dell’articolo pubblicato ieri – avevano proposto che Sagittarius A* potesse in realtà essere fatto di particelle di materia oscura: di darkinos, così avevano chiamato le ipotetiche particelle di materia oscura fermionica.
Ma su questo ritorneremo più avanti, parlando della “foto” di Sagittarius A* prodotta da Eht, l’Event Horizon Telescope. Per ora soffermiamoci sulla nuova ipotesi. L’argomento a suo sostegno si fa strada a colpi di statistica, mettendo a confronto, in base ai dati a disposizione, la probabilità che l’oggetto sia un buco nero rispetto a quella che si tratti di materia oscura. Gli autori spiegano che i dati attuali relativi alle orbite di S2 e G2, le sorgenti a noi note più vicine al centro galattico, non consentono ancora di distinguere in modo definitivo tra i due scenari. Aggiungono però che il modello della materia oscura fornirebbe un quadro unificato in grado di spiegare non solo ciò che vediamo nel centro galattico ma anche alla periferia, dunque nella galassia nel suo complesso. E arrivano persino a stimare, sempre in base a calcoli probabilistici, la natura delle ipotetiche particelle di materia oscura che formerebbero l’altrettanto ipotetico oggetto: fermioni da 56 keV (la massa delle particelle subatomiche viene comunemente espressa in elettronvolt) nel caso d’un nucleo poco compatto, oppure fermioni da 300 keV nel caso d’un nucleo più compatto.
«Non stiamo semplicemente sostituendo il buco nero con un oggetto oscuro», sottolinea uno dei coautori dello studio, Carlos Argüelles, anch’egli dell’Instituto de Astrofísica de La Plata. «Stiamo proponendo che l’oggetto supermassiccio centrale e l’alone di materia oscura della galassia siano due manifestazioni della stessa sostanza».
Ottenuta dall’Event Horizon Telescope (Eht) nel 2022, questa è la prima immagine di Sgr A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Crediti: Eht Collaboration
Ma del buco nero al centro della nostra galassia – o meglio, della sua ombra – esiste anche, come ricordavamo poc’anzi, una “fotografia”: la celebre immagine resa pubblica dall’Event Horizon Telescope nel 2022, affinata successivamente per mostrarne anche la polarizzazione. Immagine che nel 2021, quando uscì il precedente studio in cui si proponeva che Sagittarius A* fosse fatto di materia oscura, ancora non era disponibile. È utile ricordarlo, perché proprio in quell’occasione, in un’intervista pubblicata su Media Inaf, avevamo chiesto a uno degli autori – Jorge Armando Rueda Hernández dell’Icranet, tra i firmatari anche dell’articolo pubblicato ieri – se un’eventuale immagine di Eht dell’ombra di Sagittarius A* avrebbe potuto mettere in dubbio la loro ipotesi. La risposta era stata affermativa: un addensamento di materia oscura non avrebbe dovuto dare origine alla shadow – all’ombra del buco nero, diceva il ricercatore.
Ebbene, l’immagine dell’ombra del buco nero al centro della nostra galassia è poi arrivata, ma a quanto pare non è stata sufficiente a invalidare l’ipotesi che non si tratti di un buco nero bensì di qualcosa d’altro. «È molto probabile che io parlassi, in senso stretto, di un photon ring (l’orbita circolare di un fotone), che confermo non può essere generato da una configurazione come quella di un nucleo denso di materia oscura. Tuttavia», precisa Rueda, ricontattato oggi sull’argomento sempre da Media Inaf, «ci sono stati sviluppi eccitanti sulla questione: una cosa è un photon ring, un’altra è generare una distribuzione di fotoni come quella inferita dalla Collaborazione Eht attorno a Sgr A*. Dunque la risposta breve alla domanda se il nucleo di materia oscura possa o non possa dare origine all’immagine dell’ombra è sì». Come mostra, continua Rueda, anche il risultato di simulazioni numeriche pubblicato nel 2024 sempre su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. E come è ribadito nello studio pubblicato ieri: una configurazione di fermioni sufficientemente compatta, scrivono gli autori, può produrre caratteristiche simili a “ombre” con dimensioni compatibili con le misurazioni della Collaborazione Eht per galassie simili alla Via Lattea.
«Questo è un punto cruciale», sottolinea Valentina Crespi. «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 denso nucleo di materia oscura può imitare l’ombra, perché piega la luce in modo così forte da creare un’oscurità centrale circondata da un anello luminoso».
Detto altrimenti, secondo gli autori dello studio non basta una “foto”, per capire se davvero c’è un buco nero, là nel cuore della nostra galassia, o piuttosto un nucleo di materia oscura. Forse, dicono, potranno venire in aiuto future misure con l’interferometro Grawity, montato sul Very Large Telescope, in Cile. Staremo a vedere, e se emergerà qualche novità di rilievo vi faremo sapere.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “The dynamics of S-stars and G-sources orbiting a supermassive compact object made of fermionic dark matter”, di Valentina Crespi, Carlos R. Argüelles, Eduar A. Becerra-Vergara, Martín F. Mestre, Florian Peissker, Jorge A. Rueda e Remo Ruffini
- Leggi su Media Inaf l’intervista del 2021 a Jorge Armando Rueda Hernández “Buco nero al centro della Via Lattea? C’è chi dice no”, di Marco Malaspina