Svolta Galattica: E se al centro della Via Lattea non ci fosse un Buco Nero?

La scienza ama le certezze, almeno fino al momento in cui una nuova osservazione non le sgretola gentilmente. Per decenni, l’astrofisica ha dormito sonni relativamente tranquilli cullandosi su un dogma consolidato: al centro della nostra galassia, la Via Lattea, risiede un mostro gravitazionale, un buco nero supermassiccio noto come Sagittarius A* (Sgr A*). Tutto sembrava quadrare, dalle orbite impazzite delle stelle vicine fino alla celebre “foto” dell’ombra del buco nero. Eppure, un recente studio pubblicato sulle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) potrebbe costringerci a riscrivere i manuali.

E se quel “mostro” non fosse un buco, ma una palla? O meglio, un nucleo ultra-denso di materia oscura esotica?

Il dilemma delle velocità orbitali

Il problema nasce quando si cerca di far quadrare i conti su due scale diverse. Da un lato, abbiamo le stelle “S”, quelle che orbitano pericolosamente vicine al centro galattico a velocità folli; dall’altro, abbiamo la rotazione placida e maestosa delle stelle e dei gas nella periferia della galassia.

Il modello standard, quello del buco nero supermassiccio, spiega bene il centro, ma fatica a connettersi organicamente con ciò che accade nella “periferia” galattica senza aggiungere ulteriori ipotesi.

Qui entrano in gioco i ricercatori dell’International Centre for Relativistic Astrophysics Network (con una forte componente italiana dell’INAF), insieme a colleghi argentini e colombiani. La loro proposta è elegante quanto audace: non serve un buco nero. Basta una concentrazione massiccia di materia oscura fermionica.

Fermioni al posto della singolarità

Per capire di cosa stiamo parlando, dobbiamo scendere nel regno delle particelle. I fermioni sono particelle subatomiche “leggere” (in questo modello specifico) che obbediscono a regole precise: non possono occupare lo stesso stato quantico nello stesso momento. Questo crea una pressione, detta “pressione di degenerazione”, che impedisce alla materia di collassare in un punto infinito (la singolarità del buco nero).

Secondo il nuovo modello, questa materia oscura formerebbe una struttura continua:

• Un nucleo denso e compatto: Al centro, la concentrazione è tale da imitare perfettamente la gravità di un buco nero, spiegando le orbite frenetiche delle stelle S e degli oggetti G.
• Un alone diffuso: Man mano che ci si allontana, la densità diminuisce, formando l’alone che avvolge la galassia e ne determina la rotazione esterna.

Non stiamo parlando di due entità separate (buco nero + materia oscura), ma, come spiega il co-autore Dr. Carlos Argüelles, di “due manifestazioni della stessa sostanza continua”.

La prova di Gaia e il declino Kepleriano

Un assist fondamentale a questa teoria arriva dai dati della missione GAIA DR3 dell’Agenzia Spaziale Europea. Mappando con precisione millimetrica la Via Lattea, Gaia ha mostrato che, a grandi distanze dal centro, le velocità orbitali delle stelle iniziano a diminuire.

Gaia DR3

Questo fenomeno, noto come “declino kepleriano“, è esattamente ciò che il modello a materia oscura fermionica prevede. I modelli standard di materia oscura fredda (Cold Dark Matter) prevedono solitamente aloni che si estendono indefinitamente, mentre il modello fermionico crea un alone più “compatto” con bordi esterni più definiti, che si sposa meglio con i dati osservativi attuali.

Ma la foto del Buco Nero?

A questo punto, l’obiezione sorge spontanea: “Abbiamo visto la foto del buco nero scattata dall’Event Horizon Telescope (EHT)!”.

I ricercatori non si sono fatti cogliere impreparati. In uno studio precedente, hanno dimostrato che un nucleo di materia oscura sufficientemente denso è in grado di piegare la luce in modo così estremo da creare un’ombra centrale circondata da un anello luminoso. Quindi l’effetto del nucleo denso fermionico è lo stesso di un buco nero, tranne che per il declino kepleriano.

In sintesi, l’occhio umano (o meglio, il radiotelescopio) vedrebbe la stessa “ciambella” luminosa, sia che al centro ci sia un buco nero, sia che ci sia questo nucleo di materia oscura. L’abito, in questo caso, fa il monaco, o almeno lo imita alla perfezione.

Confronto tra i Modelli

Per chiarezza, riassumiamo le differenze tra le due visioni in una tabella comparativa:

Le implicazioni e il futuro

Perché tutto questo è importante? Perché se il modello fosse confermato, risolverebbe uno dei più grandi rompicapi della cosmologia moderna senza dover inventare “pezzi” separati per spiegare centro e periferia. Sarebbe una soluzione unitaria.

Tuttavia, come ogni buona teoria scientifica, deve passare il vaglio dei dati.

Il documento tecnico ammette che, con i dati attuali delle stelle S2 (quelle usate per calibrare i modelli), non c’è ancora una “pistola fumante” statistica che uccida il vecchio modello a favore del nuovo.

La vera prova del nove arriverà con:

1. Dati più precisi da GRAVITY: Lo strumento sul Very Large Telescope in Cile.
2. L’osservazione degli anelli fotonici: I veri buchi neri dovrebbero mostrare sottili anelli di fotoni che il modello a materia oscura non prevede.
3. Il passaggio al perielio: Quando le stelle passeranno nuovamente vicino al centro, misurazioni più accurate della loro precessione (come ruota la loro orbita) potrebbero smentire o confermare la natura fermionica del nucleo.

Siamo di fronte a un potenziale cambio di paradigma. Non si tratta solo di sostituire un oggetto esotico con un altro, ma di ripensare la struttura stessa delle galassie. Se Sagittarius A* fosse davvero un grumo di materia oscura, la nostra comprensione dell’universo invisibile farebbe un balzo in avanti gigantesco.

Per ora, il “Re” al centro della galassia rimane sul trono, ma la sua corona potrebbe essere fatta di una sostanza molto diversa da quella che immaginavamo. La prudenza è d’obbligo, ma la curiosità è, come sempre, il motore della scoperta.

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