Роден от мъртвите: как звездите се образуват около черни дупки

Високата концентрация на огромни млади звезди в центъра на Млечния път отдавна озадачава астрономите. Поради

комбинации от ниска средна плътност и силнаприливни сили в близост до свръхмасивната черна дупка Стрелец A*, този регион не би трябвало да е подходящ за раждането на нови обекти. Учените дори предположиха, че те може да са се образували някъде в покрайнините на Галактиката и по-късно да са мигрирали по-близо до центъра. Сега изследователите предложиха напълно нов сценарий, при който смъртта на една звезда води до образуването на много други.

Млади звезди около свръхмасивна черна дупка

Масивни млади звезди в центъра на Млечния пътдвижещи се в тесни орбити около свръхмасивна черна дупка. Проучване, проведено през 2000 г., установи, че повечето от тях се движат в една и съща посока на часовниковата стрелка около Стрелец A*. 

Допълнителен анализ на извадка от 13 звезди,разположен в рамките на 0,4 парсека (1,3 светлинни години) от галактическия център, откри необичайна характеристика: 10 от тях лежат вътре в тънък диск, наклонен спрямо галактическата равнина. По-късно учените предполагат наличието на втори диск, също състоящ се от млади звезди, но малко по-различен по наклон спрямо равнината на Галактиката.

Досега не се знаеше как могат звездитеформа толкова близо до черна дупка. На такова близко разстояние всички обекти трябва да изпитват мощни приливни сили: много силно и нехомогенно гравитационно поле на черна дупка разтяга обектите, които са наблизо. Това явление се нарича спагетификация. Често това води до смъртта на вече образувани звезди. Съсиреци от материя при такива условия просто не могат да се съберат, за да започнат термоядрена реакция.

Илюстрация на художник на звезда, която се разтяга при приближаване твърде близо до хоризонта на събитията на черната дупка. Изображение: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Какви хипотези обясняват този феномен?

Наличието на два отделни звездни диска изискваотделни епизоди на звездообразуване. Между тях може да минат около милион години. Изследователите предложиха няколко модела за произхода на тези звезди, които могат да бъдат разделени на два типа: образуване на място или миграция след образуване в далечен клъстер.

Първо, в резултат на приливно разрушаванемолекулярният облак може да образува акреционен диск. Подобен процес води до образуването на фина структура с диаметър около 100 000 пъти по-голям от размера на Слънцето. Под въздействието на собствената си гравитация такъв диск може теоретично да се разпадне на няколко звезди. Подобни процеси могат също да причинят сблъсък на няколко молекулярни облака.

Второ, тези звезди може да са се образували вмасивен клъстер, достатъчно далеч, за да избегне прекъсване на приливите и отливите. След това, в резултат на динамични процеси, те могат да мигрират към центъра на галактиката.

И двата варианта са правдоподобни. Но за да се образуват дискове, наклонени под различни ъгли към равнината на Галактиката, са необходими сложни динамични процеси.

Каква алтернатива предложиха астрофизиците?

Художествена илюстрация на изблик на приливни смущения. Изображение: ESA/C. каро

Изследователи от университетите Стоуни Брук и Монаш предполагат, че когато една звезда бъде унищожена от приливните сили на свръхмасивна черна дупка, това поставя началото на формирането на нови.

В редки случаи, когато звезда проникнечаст от черна дупка, той изхвърля струя материя, обясняват учените. Газовият пашкул около тази струя се разширява перпендикулярно на струята. Той компресира околния газ и създава достатъчно налягане, така че бучките газ да могат да преодолеят приливното привличане на черната дупка и да образуват нови звезди.

Докато разширяващият се пашкул стимулираобразуването на звезди е перпендикулярно на струята, самата струя създава конус от прегрят газ, който потиска образуването на звезди по цялата си дължина. Симулациите показват, че комбинацията от тези фактори води до образуване на звезда в тънък диск, като ориентацията на диска е свързана с орбитата на колабиралата звезда. 

Моделиране на образуването на звезди от пашкул, образуван след избухване на приливно разрушаване. Изображение: Розалба Перна, Евгени Гришин, The Astrophysical Journal Letters

Изследователите отбелязват, че именно този метод осигурява образуването на дискове от няколко звезди, наклонени под произволен ъгъл към галактическата равнина на дисковете. 

Колко често се случва това?

Свръхмасивната черна дупка на Млечния път причиняваприливно разрушаване на звезда на всеки 10 000–100 000 години, а изхвърлянията при приливно смущение се случват веднъж на всеки 1–10 милиона години. Въпреки това, тъй като този метод води до образуването на масивни звезди, дисковете трябва бързо да изчезнат, а звездите, образувани в резултат на приливно разрушаване, ще живеят само няколко милиона години.

Този модел обяснява и необичайното разположениезвездни дискове и фактът, че досега са открити само два от тях. Всички останали просто вече са се срутили, смятат учените. Въпреки че хипотезата се нуждае от допълнителна експериментална проверка, тя е най-простото обяснение за наблюденията.

Прочетете още:

Древен амулет пренаписа историята на най-мистериозния език в Европа

Кравите били хранени с коноп и проверявали какво се е случило с млякото им

Създадена навигационна система, която е по-точна от GPS

Корица: Композитно изображение на центъра на Млечния път, направено при различни дължини на вълната. Изображение: NASA, ESA, SSC, CXC и STScI