Wysokie stężenie ogromnych młodych gwiazd w centrum Drogi Mlecznej od dawna intryguje astronomów. Z powodu
Młode gwiazdy wokół supermasywnej czarnej dziury
Masywne młode gwiazdy w centrum Drogi Mlecznejporuszające się po wąskich orbitach wokół supermasywnej czarnej dziury. Badanie przeprowadzone w 2000 roku wykazało, że większość z nich porusza się w tym samym kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wokół Strzelca A*.
Dalsza analiza próbki 13 gwiazd,znajdujący się w odległości 0,4 parseka (1,3 roku świetlnego) od centrum galaktyki, odkrył niezwykłą cechę: 10 z nich znajduje się wewnątrz cienkiego dysku nachylonego względem płaszczyzny galaktyki. Później naukowcy zasugerowali obecność drugiego dysku, również składającego się z młodych gwiazd, ale nieco różniących się nachyleniem od płaszczyzny Galaktyki.
Do tej pory nie było wiadomo, jak gwiazdy to potrafiąformować się tak blisko czarnej dziury. W tak bliskiej odległości wszystkie obiekty muszą doświadczać potężnych sił pływowych: bardzo silne i niejednorodne pole grawitacyjne czarnej dziury rozciąga obiekty znajdujące się w pobliżu. Zjawisko to nazywa się spaghettyfikacja. Często prowadzi to do śmierci już uformowanych gwiazd. Skrzepy materii w takich warunkach po prostu nie mogą się połączyć, aby rozpocząć reakcję termojądrową.
Artystyczna ilustracja gwiazdy rozciągającej się, gdy zbyt blisko zbliża się do horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Zdjęcie: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Jakie hipotezy wyjaśniają to zjawisko?
Posiadanie dwóch oddzielnych dysków gwiezdnych wymagaposzczególne epizody formowania się gwiazd. Pomiędzy nimi może upłynąć około miliona lat. Naukowcy zaproponowali kilka modeli pochodzenia tych gwiazd, które można podzielić na dwa typy: powstawanie w miejscu lub migracja po powstaniu w odległej gromadzie.
Po pierwsze, w wyniku zniszczenia pływowegoobłok molekularny może utworzyć dysk akrecyjny. Taki proces prowadzi do powstania drobnej struktury o średnicy około 100 000 razy większej od Słońca. Pod wpływem własnej grawitacji taki dysk mógłby teoretycznie podzielić się na kilka gwiazd. Podobne procesy mogą również powodować zderzenia kilku obłoków molekularnych.
Po drugie, gwiazdy te mogły powstać wmasywna gromada wystarczająco daleko, aby uniknąć zakłóceń pływowych. Następnie w wyniku dynamicznych procesów mogą migrować do centrum galaktyki.
Obie opcje są prawdopodobne. Ale aby uformować dyski nachylone pod różnymi kątami do płaszczyzny Galaktyki, wymagane są złożone procesy dynamiczne.
Jaką alternatywę zaproponowali astrofizycy?
Artystyczna ilustracja wybuchu zakłóceń pływowych. Zdjęcie: ESA/C. Carreau
Naukowcy z uniwersytetów Stony Brook i Monash zasugerowali, że kiedy gwiazda zostaje zniszczona przez siły pływowe supermasywnej czarnej dziury, przygotowuje grunt pod powstawanie nowych.
W rzadkich przypadkach, gdy włamuje się gwiazdaczęść czarnej dziury, wyrzuca strumień materii, wyjaśniają naukowcy. Kokon gazowy otaczający ten strumień rozszerza się prostopadle do strumienia. Spręża otaczający gaz i wytwarza wystarczające ciśnienie, aby skupiska gazu mogły pokonać przyciąganie pływowe czarnej dziury i uformować nowe gwiazdy.
Natomiast rozszerzający się kokon pobudzapowstawanie gwiazd jest prostopadłe do strumienia, sam dżet tworzy stożek przegrzanego gazu, który hamuje powstawanie gwiazd na całej jego długości. Symulacje pokazują, że połączenie tych czynników prowadzi do powstawania gwiazd na cienkim dysku, przy czym orientacja dysku jest powiązana z orbitą zapadniętej gwiazdy.
Modelowanie formowania się gwiazd z kokonu utworzonego po wybuchu rozerwania pływowego. Zdjęcie: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters
Naukowcy zauważają, że to właśnie ta metoda zapewnia powstawanie dysków z kilku gwiazd nachylonych pod losowym kątem do płaszczyzny galaktycznej dysków.
Jak często się to zdarza?
Powoduje to supermasywna czarna dziura Drogi Mlecznejrozerwanie pływowe gwiazdy co 10 000–100 000 lat, a wyrzuty spowodowane rozerwaniem pływowym występują raz na 1–10 milionów lat. Ponieważ jednak ta metoda prowadzi do powstania masywnych gwiazd, dyski powinny szybko zniknąć, a gwiazdy powstałe w wyniku zniszczenia pływowego będą żyły zaledwie kilka milionów lat.
Ten model wyjaśnia również niezwykłą aranżacjęgwiezdnych dysków i faktu, że do tej pory znaleziono tylko dwa z nich. Cała reszta po prostu już upadła, uważają naukowcy. Chociaż hipoteza wymaga dalszej weryfikacji eksperymentalnej, jest to zdecydowanie najprostsze wyjaśnienie obserwacji.
Czytaj więcej:
Starożytny amulet napisał na nowo historię najbardziej tajemniczego języka Europy
Krowy karmiono konopiami i sprawdzano, co dzieje się z ich mlekiem
Stworzył system nawigacji, który jest dokładniejszy niż GPS
Okładka: Złożony obraz centrum Drogi Mlecznej wykonany przy różnych długościach fal. Zdjęcie: NASA, ESA, SSC, CXC i STScI