Den höga koncentrationen av enorma unga stjärnor i mitten av Vintergatan har länge förbryllat astronomer. Därför att
Unga stjärnor runt ett supermassivt svart hål
Massiva unga stjärnor i mitten av Vintergatanrör sig i smala banor runt ett supermassivt svart hål. En studie som genomfördes 2000 visade att de flesta av dem rör sig i samma riktning medurs runt Skytten A*.
Ytterligare analys av ett prov på 13 stjärnor,belägen inom 0,4 parsecs (1,3 ljusår) från det galaktiska centrumet, upptäckte en ovanlig egenskap: 10 av dem ligger inuti en tunn skiva lutad i förhållande till det galaktiska planet. Senare föreslog forskare närvaron av en andra skiva, också bestående av unga stjärnor, men något annorlunda i lutning till galaxens plan.
Fram till nu var det inte känt hur stjärnorna kanbildas så nära ett svart hål. På så nära avstånd måste alla föremål uppleva kraftfulla tidvattenkrafter: ett mycket starkt och inhomogent gravitationsfält i ett svart hål sträcker ut föremål som finns i närheten. Detta fenomen kallas spaghettifiering. Ofta leder det till att redan bildade stjärnor dör. Klumpar av materia under sådana förhållanden kan helt enkelt inte gå samman för att starta en termonukleär reaktion.
Konstnärs illustration av en stjärna som sträcker sig när den närmar sig det svarta hålets händelsehorisont för nära. Bild: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Vilka hypoteser förklarar detta fenomen?
Att ha två separata stjärnskivor kräverenskilda episoder av stjärnbildning. Mellan dem kan det gå ungefär en miljon år. Forskarna föreslog flera modeller för dessa stjärnors ursprung, som kan delas in i två typer: bildning på plats eller migration efter bildning i en avlägsen klunga.
För det första som ett resultat av tidvattenförstörelsemolekylära moln kan bilda en ackretionsskiva. En sådan process leder till bildandet av en fin struktur med en diameter på cirka 100 000 gånger solens storlek. Under påverkan av sin egen gravitation kan en sådan skiva teoretiskt fragmenteras till flera stjärnor. Liknande processer kan också orsaka kollision av flera molekylära moln.
För det andra kunde dessa stjärnor ha bildats inett massivt kluster tillräckligt långt bort för att undvika tidvattenavbrott. Efter det, som ett resultat av dynamiska processer, kan de migrera till mitten av galaxen.
Båda alternativen är rimliga. Men för att bilda skivor som lutar i olika vinklar mot galaxens plan krävs komplexa dynamiska processer.
Vilket alternativ föreslog astrofysikerna?
Konstnärlig illustration av en explosion av tidvattenavbrott. Bild: ESA/C. carreau
Forskare vid universiteten Stony Brook och Monash har föreslagit att när en stjärna förstörs av tidvattenkrafterna från ett supermassivt svart hål sätter det scenen för att nya ska bildas.
Vid sällsynta tillfällen när en stjärna bryter sig inen del av ett svart hål skjuter ut en stråle av materia, förklarar forskare. Gaskokongen som omger denna stråle expanderar vinkelrätt mot strålen. Det komprimerar den omgivande gasen och skapar tillräckligt med tryck så att gasklumparna kan övervinna det svarta hålets tidvattendrag och bilda nya stjärnor.
Medan den expanderande kokongen stimulerarstjärnbildning är vinkelrät mot strålen, själva strålen skapar en kon av överhettad gas som undertrycker stjärnbildning längs hela dess längd. Simuleringar visar att kombinationen av dessa faktorer leder till stjärnbildning i den tunna skivan, där skivans orientering är relaterad till den kollapsade stjärnans omloppsbana.
Modellera bildandet av stjärnor från en kokong som bildas efter en explosion av tidvattenavbrott. Bild: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters
Forskare noterar att det är denna metod som säkerställer bildandet av skivor från flera stjärnor som lutar i en slumpmässig vinkel mot skivornas galaktiska plan.
Hur ofta händer detta?
Vintergatans supermassiva svarta hål orsakartidvattenavbrott av en stjärna vart 10 000–100 000 år, och tidvattenavbrottsutkastningar inträffar vart 1–10 miljon år. Men eftersom denna metod leder till bildandet av massiva stjärnor, bör skivorna snabbt försvinna, och stjärnorna som bildas som ett resultat av tidvattenförstörelse kommer att leva bara några miljoner år.
Denna modell förklarar också det ovanliga arrangemangetstjärnskivor, och det faktum att hittills bara två av dem har hittats. Alla de andra har helt enkelt redan kollapsat, tror forskare. Även om hypotesen behöver ytterligare experimentell verifiering är det den absolut enklaste förklaringen till observationerna.
Läs mer:
En gammal amulett skrev om historien om Europas mest mystiska språk
Kor fick hampa och kollade vad som hände med deras mjölk
Skapat ett navigationssystem som är mer exakt än GPS
Omslag: Sammansatt bild av Vintergatans centrum tagen vid olika våglängder. Bild: NASA, ESA, SSC, CXC och STScI