Висока концентрація величезних молодих зірок у центрі Чумацького Шляху давно ставила в глухий кут астрономів. Через
Молоді зірки у надмасивної чорної діри
У центрі Чумацького Шляху масивні молоді зіркирухаються вузькими орбітами навколо надмасивної чорної діри. Дослідження, проведене у 2000 році, показало, що більшість із них рухаються в одному напрямку за годинниковою стрілкою навколо Стрільця A*.
Подальший аналіз вибірки із 13 зірок,розташованих у межах 0,4 парсек (1,3 світлового року) від галактичного центру, відкрив незвичайну особливість: 10 з них лежать усередині тонкого диска, нахиленого щодо галактичної площини. Пізніше вчені припустили наявність другого диска, який також складається з молодих зірок, але трохи відрізняється нахилом до площини Галактики.
Досі було невідомо, як зірки можутьформуватися так близько до чорної дірки. На такій близькій відстані всі об'єкти повинні відчувати потужні приливні сили: дуже сильне та неоднорідне гравітаційне поле чорної діри розтягує об'єкти, що опинилися поряд. Це називається спагеттифікацією. Нерідко воно призводить до загибелі зірок, що вже сформувалися. Згустки матерії за таких умов просто не можуть зібратися разом, щоб запустити термоядерну реакцію.
Художня ілюстрація витягування зірки при надто близькому наближенні до горизонту подій чорної дірки. Зображення: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Які гіпотези пояснюють це?
Наявність двох окремих зіркових дисків вимагаєокремих епізодів зіркоутворення. Поміж ними могло пройти близько мільйона років. Дослідники запропонували кілька моделей походження цих зірок, які можна розділити на два види: формування на місці або міграція після утворення у далекому скупченні.
По-перше, внаслідок приливної руйнаціїмолекулярної хмари міг сформувати акреційний диск. Такий процес призводить до утворення тонкої структури діаметром приблизно в 100 000 разів більше за Сонце. Під дією власної гравітації такий диск теоретично може фрагментуватись у кілька зірок. Подібні процеси можуть викликати зіткнення кількох молекулярних хмар.
По-друге, ці зірки могли утворитися вмасивному скупченні, розташованому досить далеко, щоб уникнути приливного руйнування. Після цього внаслідок динамічних процесів вони можуть мігрувати до центру галактики.
Обидва варіанти є можливими. Але щоб сформувати диски, нахилені під різними кутами до площини Галактики, потрібні складні динамічні процеси.
Яку альтернативу запропонували астрофізики?
Художня ілюстрація спалаху приливного руйнування. Зображення: ESA/C. Carreau
Дослідники з університетів Стоуні-Брук та Монаша припустили, що коли зірка руйнується приливними силами надмасивної чорної діри, це створює умови для появи нових.
У поодиноких випадках, коли зірка розривається начастини чорною діркою, вона викидає струмінь речовини, пояснюють вчені. Кокон газу, що оточує цей струмінь, розширюється перпендикулярно струменю. Він стискає навколишній газ і створює достатній тиск, щоб згустки газу могли подолати припливне тяжіння чорної дірки та утворити нові зірки.
У той час як кокон, що розширюється, стимулюєзіркоутворення перпендикулярно струменю, сам струмінь створює конус перегрітого газу, який пригнічує зіркоутворення по всій її довжині. Моделювання показало, що поєднання цих факторів веде до зіркоутворення в тонкому диску, при цьому орієнтація диска пов'язана з орбітою зірки, що зруйнувалася.
Моделювання утворення зірок із кокона, що формується після спалаху припливного руйнування. Зображення: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters
Дослідники відзначають, що саме цей спосіб забезпечує формування дисків з кількох зірок, нахилених під випадковим кутом до галактичної площини дисків.
Як часто це відбувається?
Надмасивна чорна діра Чумацького Шляху викликаєприливне руйнування зірки кожні 10 000–100 000 років, а викиди приливних руйнувань відбуваються один раз на кожні 1–10 млн років. При цьому оскільки цей метод призводить до формування масивних зірок, диски мають швидко зникнути, а зірки, що утворилися внаслідок приливної руйнації, проживуть лише кілька мільйонів років.
Ця модель пояснює і незвичайне розташуваннязіркових дисків, і те, що поки що було знайдено лише два з них. Решта просто вже зруйнувалися, вважають учені. Хоча гіпотеза потребує додаткової експериментальної перевірки, на сьогоднішній день це найпростіше пояснення спостережень.
Читати далі:
Стародавній амулет переписав історію найзагадковішої мови Європи
Корів нагодували конопель і перевірили, що стало з їх молоком.
Створено навігаційну систему, яка точніше, ніж GPS
На обкладинці: складове зображення центру Чумацького Шляху, отримане різних довжинах хвиль. Зображення: NASA, ESA, SSC, CXC та STScI