Jedan od ključnih argumenata moderne astrofizike za postojanje supermasivnih crnih rupa (SMCR) u središtima galaksija jest opažanje visokoenergetskih procesa i brzih orbita zvijezda u galaktičkom jezgru. Međutim, detaljnija analiza dinamike zvijezda u neposrednoj blizini središta otvara ozbiljna pitanja o održivosti ove ideje.
Najvažnija činjenica je da se duž rotacijske osi galaksije nalaze zvijezde koje nemaju značajnu orbitalnu brzinu oko galaktičkog centra. Za njih vrijedi:
v(R) = ω x R
gdje je:
- v (R)- orbitalna brzina zvijezde na udaljenosti R od osi rotacije,
- ω – kutna brzina galaktičke rotacije,
- R- radijalna udaljenost od rotacijske osi galaksije.
Za zvijezde na samoj osi (R=0):
v(0) = ω x 0 = 0 km/s
Drugim riječima, zvijezde koje se nalaze točno na osi rotacije galaksije stoje u mjestu u odnosu na tu os. One imaju vlastitu rotaciju oko svoje osi, ali nemaju kružnu brzinu kretanja oko galaktičke osi centra galaktičke ravnine.
—
Što bi značila prisutnost SMCR?
Ako bi u samom središtu galaksije postojala supermasivna crna rupa mase M ≈ 106– 1010 M☉, tada bi svaka zvijezda u osi bila izložena njenom ogromnom gravitacijskom privlačenju. Takva zvijezda, bez vlastite orbitalne brzine koja bi je održavala u kružnici, jednostavno bi pala u rupu.
Gravitacijska sila u tom slučaju može se izraziti kao:
F = GMm/r 2
gdje su:
- F- gravitacijska sila,
- G- gravitacijska konstanta, univerzalna fizička veličina,
- M- masa tijela koje privlači (npr. crna rupa),
- m- masa privučenog tijela (npr. zvijezda),
- r- udaljenost između središta mase tih dvaju tijela.
Iz ove formule jasno je da što je r manji (što se zvijezda više približi centru), to sila F postaje veća. Dakle, da u središtu stvarno postoji SMCR, zvijezde na osi bile bi nezaustavljivo uvučene.
—
Empirijska činjenica: stabilne zvijezde u osi
Astronomska opažanja potvrđuju da u galaktičkim jezgrama postoje zvijezde koje se nalaze gotovo na osi rotacije. Opažanja pokazuju da se brzine takvih zvijezda kreću od ispod 1km/s do najviše nekoliko km/s u odnosu na galaktičku ravan. To znači da su one gravitacijski stabilne bez potrebe za „ponorom“ supermasivne crne rupe (SMCR).
Usporedimo tipične vrijednosti:
- zvijezde blizu osi: v≈0 do 10 km/s
- zvijezde na udaljenosti od 3 000 svj. g.: v≈220 km/s
- zvijezde na udaljenosti od 27 000 svj. g. (naša Sunčeva orbita): v≈230 km/s
- zvijezde na rubu galaksije (50 000 svj. g.): v≈220 km/s
Vidljivo je da brzina raste od 0 km/s na osi do stotinjak ili više km/s već na nekoliko tisuća svjetlosnih godina. Taj porast se ponaša u skladu s očekivanjima za rotaciju diska pod utjecajem kolektivne gravitacije.
Da su SMCR stvarno prisutne, statistički bi bilo nemoguće da toliki broj zvijezda ostane stabilan na osi.
—
Galaktička dinamička gravitacija (GDG) kao alternativa
Opažena stabilnost zvijezda u osi ne može se objasniti postojanjem SMCR. Umjesto toga, nameće se drugačiji mehanizam – Galaktička Dinamička Gravitacija (GDG).
GDG proizlazi iz činjenice da gravitacijsko polje galaksije nije skoncentrirano u jednoj točki, nego je raspodijeljeno među milijardama zvijezda i oblaka plina. Svaka zvijezda osjeća sumu privlačnih sila koje se vektorski poništavaju u osi rotacije, dajući upravo ono što promatramo – stabilne zvijezde bez brzine kretanja.
U samoj osi rotacije (R=0), doprinosi se simetrično poništavaju, pa zvijezde ostaju na mjestu. To je prirodno objašnjenje koje ne zahtijeva „umjetni“ dodatak poput SMCR.
—
Zaključak
Stabilne zvijezde na osi rotacije galaksije predstavljaju dokaz protiv postojanja supermasivnih crnih rupa u galaktičkim centrima. Da one postoje, takve bi zvijezde bile nemoguće.
Umjesto toga, opažanja se savršeno uklapaju u hipotezu Galaktičke Dinamičke Gravitacije (GDG) – kolektivnog gravitacijskog polja cijele galaksije koje omogućuje stabilnost i pravilnu raspodjelu orbitalnih brzina.
Drugim riječima:
- SMCR = nestabilnost osi (što nije opaženo).
- GDG = stabilnost osi (što jest opaženo).
Drugim riječima: hipoteza SMCR predviđa nestabilnost osi (što nije opaženo), dok GDG priodno objašnjava stabilnost osi (što jest opaženo).
To je temeljni dokaz da su SMCR nepotrebne i da se dinamika galaksija može u potpunosti razumjeti unutar koncepta GDG.
