Высокая концентрация огромных молодых звезд в центре Млечного Пути давно ставила в тупик астрономов. Из-за сочетания низкой средней плотности и сильных приливных сил в окрестностях сверхмассивной черной дыры Стрелец A* эта область не должна подходить для рождения новых объектов. Ученые даже предполагали, что они могли образоваться где-то на окраине Галактики, а позже мигрировать ближе к центру. Теперь исследователи предложили совершенно новый сценарий, в котором гибель одной звезды приводит к образованию многих других.
Молодые звезды у сверхмассивной черной дыры
В центре Млечного Пути массивные молодые звезды движутся по узким орбитам вокруг сверхмассивной черной дыры. Исследование, проведенное в 2000 году, показало, что большинство из них движутся в одном направлении по часовой стрелке вокруг Стрельца A*.
Дальнейший анализ выборки из 13 звезд, расположенных в пределах 0,4 парсек (1,3 светового года) от галактического центра, открыл необычную особенность: 10 из них лежат внутри тонкого диска, наклоненного относительно галактической плоскости. Позднее ученые предположили наличие второго диска, также состоящего из молодых звезд, но немного отличающегося наклоном к плоскости Галактики.
До сих пор было неизвестно, как звезды могут формироваться так близко к черной дыре. На таком близком расстоянии все объекты должны испытывать мощные приливные силы: очень сильное и неоднородное гравитационное поле черной дыры растягивает объекты, оказавшиеся рядом. Это явление называется спагеттификацией. Нередко оно приводит к гибели уже сформировавшихся звезд. Сгустки материи в таких условиях просто не могут собраться вместе, чтобы запустить термоядерную реакцию.
Какие гипотезы объясняют это явление?
Наличие двух отдельных звездных дисков требует отдельных эпизодов звездообразования. Между ними могло пройти около миллиона лет. Исследователи предложили несколько моделей происхождения этих звезд, которые можно разделить на два вида: формирование на месте или миграция после образования в далеком скоплении.
Во-первых, в результате приливного разрушения молекулярного облака мог сформировать аккреционный диск. Такой процесс приводит к образованию тонкой структуры диаметром примерно в 100 000 раз больше Солнца. Под действием собственной гравитации такой диск теоретически может фрагментироваться в несколько звезд. Подобные процессы может также вызвать столкновение нескольких молекулярных облаков.
Во-вторых, эти звезды могли образоваться в массивном скоплении, расположенном достаточно далеко, чтобы избежать приливного разрушения. После этого в следствие динамических процессов они могут мигрировать к центру галактики.
Оба варианта являются вероятными. Но, чтобы сформировать диски, наклоненные под разными углами к плоскости Галактики, требуются сложные динамические процессы.
Какую альтернативу предложили астрофизики?
Исследователи из университетов Стоуни-Брук и Монаша предположили, что, когда звезда разрушается приливными силами сверхмассивной черной дыры, это создает условия для появления новых.
В редких случаях, когда звезда разрывается на части черной дырой, она выбрасывает струю вещества, объясняют ученые. Кокон газа, окружающий эту струю, расширяется перпендикулярно струе. Он сжимает окружающий газ и создает достаточное давление, чтобы сгустки газа могли преодолеть приливное притяжение черной дыры и образовать новые звезды.
В то время как расширяющийся кокон стимулирует звездообразование перпендикулярно струе, сама струя создает конус перегретого газа, который подавляет звездообразование по всей ее длине. Моделирование показало, что сочетание этих факторов ведет к звездообразованию в тонком диске, при этом ориентация диска связана с орбитой разрушившейся звезды.
Исследователи отмечают, что именно этот способ обеспечивает формирование дисков из нескольких звезд, наклоненных под случайным углом к галактической плоскости дисков.
Как часто это происходит?
Сверхмассивная черная дыра Млечного Пути вызывает приливное разрушение звезды каждые 10 000–100 000 лет, а выбросы приливных разрушений происходят один раз в каждые 1–10 млн лет. При этом поскольку этот метод приводит к формированию массивных звезд, диски должны быстро исчезнуть, а звезды, образовавшиеся в результате приливного разрушения, проживут всего несколько миллионов лет.
Эта модель объясняет и необычное расположение звездных дисков, и то, что пока было найдено только два из них. Все остальные просто уже разрушились, полагают ученые. Хотя гипотеза нуждается в дополнительной экспериментальной проверке, на сегодняшний день — это самое простое объяснение наблюдений.
Читать далее:
Древний амулет переписал историю самого загадочного языка Европы
Коров накормили коноплей и проверили, что стало с их молоком
Создана навигационная система, которая точнее, чем GPS
На обложке: составное изображение центра Млечного Пути, полученное на разных длинах волн. Изображение: NASA, ESA, SSC, CXC, and STScI