Un nuovo studio suggerisce che la materia oscura nella Via Lattea potrebbe rivoluzionare il modo in cui interpretiamo il centro della nostra galassia. Secondo i ricercatori, il cuore della Via Lattea potrebbe non ospitare un buco nero supermassiccio, come ritenuto per decenni, ma una concentrazione estremamente densa di materia oscura capace di produrre effetti gravitazionali praticamente indistinguibili.
Questa ipotesi parte da una constatazione affascinante. La materia oscura, che costituisce la maggior parte della massa dell’universo, potrebbe spiegare simultaneamente fenomeni osservati su scale molto diverse. Nelle regioni centrali, le stelle si muovono lungo traiettorie rapide e caotiche a distanze di poche ore luce dal nucleo. Più lontano, stelle e gas seguono moti molto più regolari attraverso le vaste periferie galattiche. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, punto di riferimento per l’astrofisica moderna (rif.).
Mettere in discussione il buco nero centrale
Per decenni gli astronomi hanno ritenuto che Sagittarius A* fosse un buco nero supermassiccio responsabile delle orbite estreme di un gruppo di stelle chiamate S stars. Queste stelle sfrecciano attorno al centro galattico raggiungendo velocità di migliaia di chilometri al secondo. Il nuovo studio propone invece che una forma specifica di materia oscura composta da fermioni, particelle subatomiche leggere, possa organizzarsi in una struttura cosmica insolita, capace di riprodurre ciò che osserviamo nel centro galattico.
In questo scenario, la materia oscura nella Via Lattea non è solo un contorno invisibile, ma il vero motore gravitazionale del nucleo. Il modello teorico descrive una distribuzione naturale della materia oscura fermionica in due componenti collegate. Un nucleo centrale estremamente compatto e massiccio e un alone molto più ampio e diffuso. Insieme si comportano come un unico sistema continuo.
Il nucleo interno sarebbe sufficientemente concentrato da imitare la gravità di un buco nero. Ciò potrebbe spiegare sia le orbite delle stelle S sia il moto di oggetti polverosi vicini al centro galattico, noti come G sources. Ancora una volta, la materia oscura al centro della Via Lattea emerge come soluzione unificante tra dinamiche centrali e struttura globale.
Indizi dalle regioni esterne della galassia
Una prova chiave proviene da nuove osservazioni della missione Gaia DR3 dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Questo vasto censimento stellare ha mappato con precisione i moti di stelle e gas nell’alone esterno della galassia, rivelando la curva di rotazione della Via Lattea con un dettaglio senza precedenti. I dati mostrano un rallentamento delle velocità orbitali a grandi distanze dal centro, un comportamento noto come declino kepleriano. Secondo i ricercatori, questa dinamica coincide con le previsioni del modello di alone di materia oscura fermionica, quando si considera anche la massa del disco e del rigonfiamento centrale galattico.
I modelli standard di materia oscura fredda prevedono aloni molto estesi con code di potenza a lungo raggio. Il modello fermionico, invece, produce un alone più compatto con margini esterni più netti. Anche qui la materia oscura nella Via Lattea fornisce un quadro coerente su più scale. La ricerca è frutto di una collaborazione tra diversi istituti. L’Institute of Astrophysics La Plata, l’International Centre for Relativistic Astrophysics Network, l’National Institute for Astrophysics, il Relativity and Gravitation Research Group.
“Questa è la prima volta che un modello di materia oscura riesce a collegare con successo scale così diverse e varie orbite di oggetti, includendo dati moderni sulla curva di rotazione e sulle stelle centrali”, ha dichiarato il coautore Carlos Argüelles dell’Institute of Astrophysics La Plata. “Non stiamo semplicemente sostituendo il buco nero con un oggetto oscuro; stiamo proponendo che l’oggetto centrale supermassiccio e l’alone di materia oscura della galassia siano due manifestazioni della stessa sostanza continua”.
L’ombra che imita un buco nero
Il modello aveva già superato un test cruciale. In uno studio precedente guidato da Valentina Crespi e collaboratori, i ricercatori hanno mostrato che quando un disco di accrescimento illumina questi nuclei densi di materia oscura, emerge una struttura d’ombra sorprendentemente simile all’immagine ottenuta dall’Event Horizon Telescope per Sagittarius A*. “Questo è un punto cruciale”, ha spiegato Crespi. “Il nostro modello non solo spiega le orbite stellari e la rotazione galattica, ma è anche coerente con la famosa immagine dell’‘ombra del buco nero’. Il nucleo denso di materia oscura può imitare l’ombra perché curva la luce in modo estremamente intenso, creando un’oscurità centrale circondata da un anello luminoso.”
Il team ha confrontato direttamente il modello di materia oscura nella Via Lattea con l’interpretazione tradizionale del buco nero usando metodi statistici. I dati attuali non permettono ancora di favorire in modo definitivo uno scenario rispetto all’altro. Tuttavia, il modello fermionico offre un’unica cornice teorica capace di spiegare sia il centro galattico, stelle centrali e ombra, sia la struttura complessiva della galassia.
Osservazioni future potrebbero sciogliere il nodo. Misure più precise con strumenti come GRAVITY interferometer sul Very Large Telescope e la ricerca di anelli fotonici potrebbero fornire prove decisive. Gli anelli fotonici sono previsti attorno ai veri buchi neri, ma non dovrebbero apparire nel modello a nucleo di materia oscura. Se confermati, questi risultati potrebbero cambiare profondamente la nostra comprensione dell’oggetto massiccio che modella il cuore della galassia.
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