Ve středu Mléčné dráhy může být temná hmota, nikoli černá díra

11. 2. 2026

Po desetiletí astronomové interpretovali extrémní dráhy skupiny hvězd poblíž středu Mléčné dráhy, známých jako hvězdy S, jako důkaz existence kompaktní supermasivní černé díry nazvané Sagittarius A*. V nové studii mezinárodní tým navrhuje alternativní vysvětlení, podle kterého specifická forma temné hmoty složené z lehkých fermionů vytvoří kompaktní jádro obklopené difuzním halem, které společně tvoří jednu souvislou strukturu. V tomto scénáři se vnitřní jádro stává dostatečně hustým a masivním, aby napodobovalo gravitační sílu černé díry, čímž reprodukuje pozorované dráhy hvězd S a pohyby blízkých objektů zahalených v prachu nazývaných G-zdroje.

Model se opírá o nedávná měření GAIA DR3 Evropské vesmírné agentury, která poskytují podrobnou rotační křivku vnějšího halo Mléčné dráhy. Tato data odhalují keplerovský úpadek, postupné zpomalování orbitální rychlosti ve velkých vzdálenostech od galaktického centra, které musí být vysvětleno jakýmkoli úspěšným modelem rozložení hmoty. Autoři uvádějí, že vnější část jejich fermionové temné hmoty, kombinovaná s běžnou hmotou v galaktickém disku a vyboulení, přirozeně reprodukuje pozorovanou rotační křivku.

Klíčovým rysem konfigurace fermionové temné hmoty je její kompaktnější struktura halo ve srovnání s tradičními haly studené temné hmoty. Ve fermionickém obrazu centrální jádro a okolní halo vycházejí ze stejné základní částicové fyziky, ale vykazují se velmi odlišnými hustotami a měřítky. Spoluautor studie Carlos Arguelles z Institutu astrofyziky La Plata popisuje tento přístup jako první model temné hmoty, který spojuje dynamiku hvězd velmi blízko galaktického středu s kinematikou hvězd a plynu daleko v halu pomocí jediného rámce.

V tomto pohledu je kompaktní vnitřní oblast, která řídí oběžné dráhy hvězdy S a G, jednoduše nejhustší částí stejného rozložení temné hmoty, které formuje vnější rotaci Mléčné dráhy. Autoři zdůrazňují, že jejich model odpovídá jak malým, tak velkým datovým sadám, aniž by vyžadoval samostatné komponenty nebo ad hoc předpoklady.

Nová práce také navazuje na předchozí teoretické studie fermionických jader temné hmoty. Analýza z roku 2024 provedená Pellem a spolupracovníky v MNRAS ukázala, že když je tak husté jádro temné hmoty osvětleno akrečním diskem, může vrhat stínovitý útvar podobný těm, které byly pořízeny spoluprací Event Horizon Telescope pro objekty jako Sagittarius A*. Tento výpočet ukázal, že silné světlo ohýbající se kolem kompaktního jádra temné hmoty může vytvořit centrální oblast temnoty obklopenou jasným kruhem, který velmi připomíná očekávaný vzhled stínu černé díry.

Aby vědci vyhodnotili, jak dobře jejich scénář konkuruje konvenčnímu obrazu černé díry, provedli statistické srovnání mezi fermionovým modelem temné hmoty a modelem soustředěným kolem masivní černé díry ve Sagittarius A*. Uvádějí, že aktuální měření vnitřních hvězdných drah zatím neumožňují rozhodující rozlišení mezi těmito dvěma možnostmi. Nicméně tvrdí, že hypotéza jádra temné hmoty má tu výhodu, že současně zohledňuje chování centrálních hvězd, pozorovaný stínovitý útvar a rotační vlastnosti Mléčné dráhy ve velkých poloměrech v rámci jednotného rámce.

Autoři zdůrazňují několik pozorovacích cest, které by mohly pomoci rozlišit mezi pravou černou dírou a jádrem husté temné hmoty. Přístroje jako GRAVITY interferometr na Very Large Telescope v Chile by měly zajistit přesnější sledování hvězdných trajektorií velmi blízko galaktického středu, čímž zpřísní omezení podkladového gravitačního potenciálu. Další slibný test zahrnuje hledání fotonových prstenců, což je charakteristický podpis předpovídající černé díry, ale ne fermionové jádro temné hmoty.

Fotonový prstenec vzniká, když světlo několikrát obíhá černou díru před únikem, čímž vzniká ostrý, jasný útvar, který by se měl objevit na velmi kvalitních snímcích bezprostředního okolí poblíž horizontu událostí. Ve scénáři jádra temné hmoty, kde není horizont událostí, takové stabilní dráhy fotonů nevznikají a odpovídající struktura prstence by chyběla. Detekce nebo vyloučení fotonových prstenců kolem centrálního objektu Mléčné dráhy by tedy mohly poskytnout jasnou diagnostiku její skutečné povahy.

Studii provedli vědci z Institutu astrofyziky La Plata v Argentině, Mezinárodního centra pro síť relativistické astrofyziky a Národního institutu pro astrofyziku v Itálii, Výzkumné skupiny pro relativitu a gravitaci v Kolumbii a Fyzikálního institutu na Univerzitě v Kolíně nad Rýnem v Německu. Spojením poznatků z galaktické dynamiky, teorie temné hmoty a vysoce rozlišeného zobrazování si spolupráce klade za cíl otestovat, zda je centrální motor Mléčné dráhy extrémní manifestací temné hmoty místo klasické supermasivní černé díry. Výsledek budoucích pozorování by mohl změnit způsob, jakým astronomové chápou srdce naší galaxie a podobné kompaktní objekty v jiných galaxiích.

Zdroj v angličtině: ZDE