El centro de la Vía Láctea podría no tener un agujero negro, según un nuevo modelo

El centro de la Vía Láctea podría no albergar un agujero negro supermasivo, según un grupo internacional de astrónomos que propone un modelo basado en un núcleo compacto de materia oscura de fermiones. Esta hipótesis desafía la interpretación tradicional que identifica a Sagittarius A*.

Según la Royal Astronomical Society, el modelo, publicado en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, plantea un posible cambio de paradigma en la comprensión del centro galáctico al sugerir que la materia oscura explicaría tanto la rotación global de la galaxia como el movimiento de las estrellas más cercanas al núcleo.

El estudio, realizado por investigadores de Argentina, Italia, Colombia y Alemania —incluyendo al Instituto de Astrofísica de La Plata—, sostiene que el centro de la galaxia podría estar ocupado por un núcleo denso de fermiones, partículas capaces de generar una masa y efectos gravitatorios equiparables a los atribuidos a un agujero negro supermasivo.

El artículo detalla que la propuesta de “materia oscura de fermiones” permite reproducir con precisión las órbitas de las estrellas del grupo S, como S2, y de los objetos envueltos en polvo conocidos como G-sources, cuyas trayectorias se han observado en las regiones más próximas al centro galáctico.

El modelo también resulta compatible con la curva de rotación del halo externo de la Vía Láctea, recientemente mapeada por los datos de la misión Gaia DR3. Los autores indican que la adaptación estadística del modelo a estas observaciones refuerza su validez.

Valentina Crespi, autora principal del trabajo, explicó a la Royal Astronomical Society: “Nuestro modelo no solo explica las órbitas de las estrellas y la curva de rotación galáctica, sino que también es consistente con la famosa sombra captada por el Event Horizon Telescope (EHT)”.

Las simulaciones muestran que, al iluminar estos núcleos densos de materia oscura con un disco de acreción, se puede generar una región central oscura rodeada de un anillo de luz, reproduciendo la imagen obtenida por el EHT para Sagittarius A*.

La hipótesis clásica del agujero negro se apoya en las altas velocidades de las estrellas cercanas al centro galáctico y en la “sombra” observada mediante interferometría. El nuevo modelo, sin embargo, plantea que la materia oscura en forma de fermiones puede formar un estado de equilibrio en el que el núcleo denso y el halo difuso constituyen una estructura física continua.

“No estamos simplemente reemplazando el agujero negro por un objeto oscuro; proponemos que el objeto central y el halo de materia oscura son manifestaciones de una misma sustancia continua”, indicó el doctor Carlos Argüelles al citado medio.

Desde la perspectiva técnica, el concepto de “núcleo compacto de materia oscura de fermiones” se fundamenta en soluciones de equilibrio térmico y gravitatorio para sistemas auto-gravitantes, modelados con estadística de Fermi-Dirac.

Su implementación implica ajustar parámetros como el grado de degeneración central, la temperatura y la masa de los fermiones mediante técnicas estadísticas como cadenas de Markov y análisis bayesiano, según detalla el artículo en Monthly Notices.

En el plano observacional, los datos orbitales de la estrella S2, con un período de 16 años y un pericentro relevante en 2018, permitieron medir efectos relativistas como el desplazamiento al rojo gravitacional y la precesión del periastro. Al comparar los resultados del modelo de materia oscura de fermiones y del agujero negro supermasivo, ambos logran reproducir las trayectorias y velocidades de las estrellas más cercanas con discrepancias inferiores al 1%.

Lo mismo ocurre al analizar las órbitas de las G-sources, cuya naturaleza aún es debatida pero, según los resultados publicados por Crespi, Argüelles y sus colegas, su dinámica puede explicarse por ambos enfoques.

El modelo alternativo destaca por integrar tanto las propiedades del núcleo galáctico como la curva de rotación en regiones periféricas, utilizando información reciente de Gaia DR3 que muestra una disminución kepleriana en la velocidad de rotación galáctica. Los autores afirman que esta caída se ajusta con mayor precisión al incorporar la estructura de halo predicha por el modelo de materia oscura de fermiones, diferenciándolo de los halos tradicionales basados en leyes de potencia extendidas.

Entre las pruebas técnicas presentadas, los autores subrayan la capacidad del nuevo modelo para imitar la “sombra” registrada por el EHT. Las simulaciones confirman que un núcleo suficientemente compacto de materia oscura puede desviar la luz de manera similar a un horizonte de sucesos, generando una zona oscura central rodeada de un anillo brillante.

No obstante, la detección del “anillo de fotones” —una señal exclusiva de los agujeros negros— será decisiva para diferenciar ambos escenarios en el futuro.

El artículo enfatiza que, aunque los datos actuales permiten ajustar ambos modelos al movimiento estelar observado y a la curva de rotación general, aún no resultan suficientes para discriminar entre el paradigma tradicional y el alternativo.

Las próximas observaciones de mayor precisión, como las previstas con el interferómetro GRAVITY, nuevas imágenes del EHT y la búsqueda del “anillo de fotones”, podrían aportar pistas clave para resolver el enigma.