Dzimis no mirušajiem: kā zvaigznes veidojas ap melnajiem caurumiem

Milzīgo jauno zvaigžņu augstā koncentrācija Piena ceļa centrā jau sen ir mulsinājusi astronomus. Tāpēc ka

zema vidējā blīvuma un spēcīgas kombinācijasplūdmaiņu spēki supermasīvā melnā cauruma Sagittarius A* tuvumā, šim reģionam nevajadzētu būt piemērotam jaunu objektu dzimšanai. Zinātnieki pat pieļāva, ka tie varētu būt veidojušies kaut kur Galaktikas nomalē un vēlāk migrēt tuvāk centram. Tagad pētnieki ir ierosinājuši pilnīgi jaunu scenāriju, kurā vienas zvaigznes nāve noved pie daudzu citu rašanās.

Jaunas zvaigznes ap supermasīvu melno caurumu

Masīvas jaunas zvaigznes Piena Ceļa centrākas pārvietojas šaurās orbītās ap supermasīvu melno caurumu. 2000. gadā veikts pētījums atklāja, ka lielākā daļa no tiem pārvietojas vienā un tajā pašā pulksteņrādītāja virzienā ap Strēlnieku A*. 

13 zvaigžņu parauga turpmāka analīze,kas atrodas 0,4 parseku (1,3 gaismas gadu) attālumā no galaktikas centra, atklāja neparastu iezīmi: 10 no tiem atrodas tievā diskā, kas ir noliekts attiecībā pret galaktikas plakni. Vēlāk zinātnieki ierosināja otrā diska klātbūtni, kas arī sastāv no jaunām zvaigznēm, bet nedaudz atšķiras no galaktikas plaknes.

Līdz šim nebija zināms, kā zvaigznes varveido tik tuvu melnajam caurumam. Tik lielā attālumā visiem objektiem ir jāpiedzīvo spēcīgi paisuma spēki: ļoti spēcīgs un neviendabīgs melnā cauruma gravitācijas lauks izstiepj tuvumā esošos objektus. Šo parādību sauc par spagetifikāciju. Bieži vien tas noved pie jau izveidoto zvaigžņu nāves. Vielas recekļi šādos apstākļos vienkārši nevar sanākt kopā, lai sāktu kodoltermisku reakciju.

Mākslinieka ilustrācija ar zvaigzni, kas stiepjas, tuvojoties melnā cauruma notikumu horizontam pārāk tuvu. Attēls: ESO, ESA/Habls, M. Kornmesers

Kādas hipotēzes izskaidro šo fenomenu?

Nepieciešami divi atsevišķi zvaigžņu diskiatsevišķas zvaigžņu veidošanās epizodes. Starp tiem varētu paiet apmēram miljons gadu. Pētnieki ierosināja vairākus šo zvaigžņu izcelsmes modeļus, kurus var iedalīt divos veidos: veidošanās vietā vai migrācija pēc veidošanās tālā klasterī.

Pirmkārt, plūdmaiņu iznīcināšanas rezultātāmolekulārais mākonis varētu veidot akrecijas disku. Šāds process noved pie smalkas struktūras veidošanās, kuras diametrs ir aptuveni 100 000 reižu lielāks par Saules izmēru. Savas gravitācijas ietekmē šāds disks teorētiski varētu sadalīties vairākās zvaigznēs. Līdzīgi procesi var izraisīt arī vairāku molekulāro mākoņu sadursmi.

Otrkārt, šīs zvaigznes varēja veidotiesmasveida kopa pietiekami tālu, lai izvairītos no plūdmaiņu traucējumiem. Pēc tam dinamisku procesu rezultātā tie var migrēt uz galaktikas centru.

Abi varianti ir ticami. Bet, lai veidotu diskus, kas noliekti dažādos leņķos pret Galaktikas plakni, ir nepieciešami sarežģīti dinamiski procesi.

Kādu alternatīvu ieteica astrofiziķi?

Mākslinieciska plūdmaiņu pārrāvuma ilustrācija. Attēls: ESA/C. Carreau

Pētnieki Stony Brook un Monash universitātēs ir ierosinājuši, ka tad, kad zvaigzni iznīcina supermasīva melnā cauruma plūdmaiņas spēki, tas rada priekšnoteikumus jaunu rašanos.

Retos gadījumos, kad ielaužas zvaigznedaļa no melnā cauruma, tas izgrūž matērijas strūklu, skaidro zinātnieki. Gāzes kokons, kas ieskauj šo strūklu, izplešas perpendikulāri strūklai. Tas saspiež apkārtējo gāzi un rada pietiekamu spiedienu, lai gāzes gabali varētu pārvarēt melnā cauruma vilces spēku un veidot jaunas zvaigznes.

Kamēr paplašinās kokons stimulēzvaigžņu veidošanās notiek perpendikulāri strūklai, strūkla pati veido pārkarsētas gāzes konusu, kas nomāc zvaigžņu veidošanos visā tās garumā. Simulācijas liecina, ka šo faktoru kombinācija izraisa zvaigžņu veidošanos plānā diskā, un diska orientācija ir saistīta ar sabrukušās zvaigznes orbītu. 

Zvaigžņu veidošanās modelēšana no kokona, kas izveidots pēc plūdmaiņu pārrāvuma. Attēls: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters

Pētnieki atzīmē, ka tieši šī metode nodrošina disku veidošanos no vairākām zvaigznēm, kas ir noslieces nejaušā leņķī pret disku galaktisko plakni. 

Cik bieži tas notiek?

Piena ceļa supermasīvais melnais caurums izraisaZvaigznes plūdmaiņu pārrāvums ik pēc 10 000–100 000 gadiem, un plūdmaiņu izraisītas izmešanas notiek reizi 1–10 miljonos gadu. Tomēr, tā kā šī metode noved pie masīvu zvaigžņu veidošanās, diskiem vajadzētu ātri pazust, un plūdmaiņu iznīcināšanas rezultātā izveidotās zvaigznes dzīvos tikai dažus miljonus gadu.

Šis modelis arī izskaidro neparasto izkārtojumuzvaigžņu diski, un tas, ka līdz šim ir atrasti tikai divi no tiem. Visi pārējie vienkārši jau ir sabrukuši, uzskata zinātnieki. Lai gan hipotēzei ir nepieciešama turpmāka eksperimentāla pārbaude, tā ir vienkāršākais novērojumu skaidrojums.

Lasīt vairāk:

Sens amulets pārrakstīja Eiropas noslēpumainākās valodas vēsturi

Govis baroja ar kaņepēm un pārbaudīja, kas noticis ar viņu pienu

Izveidoja navigācijas sistēmu, kas ir precīzāka par GPS

Vāks: Piena ceļa centra salikts attēls, kas uzņemts dažādos viļņu garumos. Attēls: NASA, ESA, SSC, CXC un STScI