В центъра на нашата галактика се намира регион, където около 10 милиона звезди са събрани в само 1 парсек (3,25 светлинни години) от космоса. В центъра на това е свръхмасивната черна дупка (SMBH), известна като Стрелец А *, която има маса от над 4 милиона слънца. От десетилетия астрономите се опитват да разгледат по-добре този регион с надеждата да разберат невероятните сили на работа и как са повлияли на еволюцията на нашата галактика.
Това, което те откриха, включва поредица от звезди, които орбитират много близо до Стрелец А * (като S1 и S2), които са били използвани за тестване на Теорията на общата относителност на Айнщайн. И наскоро екип от Galactic Center Orbit Initiative на UCLA откри серия от компактни обекти, които също обикалят около SMBH. Тези обекти изглеждат като облаци от газ, но се държат като звезди, в зависимост от това колко близо са в орбитите си до Стрелец А *.
Проучването, което описва техните открития, което наскоро се появи в списанието Природа, беше ръководена от д-р Анна Чиурло от Калифорнийския университет, Лос Анджелис (UCLA). Както посочват в своето проучване, тези обекти обикалят около орбитата SMBH на нашата галактика с период от 100 до 1000 години. Тези обекти изглеждат компактни през повечето време, но се разтягат, когато са в най-близката точка на орбитите си до черната дупка.
Тяхната работа се основава на около петнадесет години наблюдения, които са идентифицирали все повече и повече от тези обекти в близост до центъра на нашата галактика. Първият обект (по-късно наречен G1) е открит през 2005 г. от екип, ръководен от Андреа Гез, Лорън Б. Лейхтман и Артур Е. Левайн, професор по астрофизика, директорът на групата за галактически центрове на UCLA и съавтор на това изследване.
Това беше последвано през 2012 г., когато проф. Гез и нейните колеги откриха втори обект (G2), който направи близък подход към Стрелец А * през 2014 г. Първоначално се смяташе, че G1 и G2 са газови облаци, докато не направят най-близкия си подход към Стрелец A * s и не бяха раздробявани от гравитационното дърпане на SMBHs (което се случва нормално с газовите облаци при приближаване до черна дупка). Както обясни Ghez:
„По време на най-близкия подход G2 имаше наистина странен подпис. Бяхме го виждали и преди, но не изглеждаше твърде странно, докато не се приближи до черната дупка и не се удължи, а голяма част от газовете й се разкъсаха. Той беше от доста безобиден обект, когато беше далеч от черната дупка до този, който беше наистина изпънат и изкривен при най-близкия си подход и загуби външната си черупка, а сега отново става по-компактен. "
През 2018 г. д-р Cuirlo и международен екип от астрономи (в който беше включен проф. Гез) използваха дванадесет години данни, събрани от W.M. Обсерватория Кек и технология за адаптивна оптика (която проф. Гез помогна на пионера) да идентифицира още три от тези обекти (G3, G4 и G5) в близост до центъра на галактиката. От това време в този регион са идентифицирани общо шест обекта (G1 - G6).
В това най-ново проучване екипът, ръководен от д-р Cuirlo, използва 13 години данни от близо инфрачервено лъчение, получени от W.M. Интегрираният спектрометър на OSIRIS на Кек за изследване на орбитите на тези шест обекта. Астрономите са вълнуващи да изучават тези обекти, защото предоставят на астрономите възможност да тестват общата относителност - нещо, което проф. Гез и нейните колеги направиха през лятото на 2019 г.
И както Марк Морис - професор по физика и астрономия от UCLA и съавтор на изследването - обясни, съдбата на тези обекти е нещо, което астрономите искат да знаят, защото очакваха да бъдат доста зрелищни.
„Едно от нещата, които накараха всички да се вълнуват от G предметите, е, че нещата, които се изтеглят от тях от приливни сили, докато се метят от централната черна дупка, неизбежно трябва да попаднат в черната дупка“, каза той. „Когато това се случи, може да успее да създаде впечатляващо фойерверки, тъй като материалът, изяден от черната дупка, ще се нагрее и ще излъчи обилно излъчване, преди да изчезне през хоризонта на събитията.“
По време на наблюдението на централния район на Млечния път изследователската група докладва за съществуването на шест обекта досега. Те обаче забелязаха също, че макар G1 и G2 да имат много сходни орбити, останалите четири обекта се различават значително. Това естествено поражда въпроса дали и шестте са сходен клас обекти, или G1 и G2 са отшелници.
Разглеждайки това, Гез и нейните колеги смятат, че и шестте обекта са били бинарни звезди, които са се слели поради силната гравитационна сила на SMBH. Този процес щеше да отнеме повече от 1 милион години, за да завърши и би могъл да бъде показател, че бинарните сливания на звезда всъщност са доста често срещани. Както обясни Ghez:
„Черните дупки може да карат двоични звезди да се слеят. Възможно е много от звездите, които наблюдавахме и не разбираме, да са краен продукт на сливания, които са спокойни сега. Научаваме как се развиват галактики и черни дупки. Начинът, по който бинарните звезди си взаимодействат помежду си и с черната дупка, е много различен от това как единичните звезди си взаимодействат с други единични звезди и с черната дупка. "
Друго интересно наблюдение, за което екипът на Ghez отчете през септември 2019 г., е фактът, че Стрелец А * става все по-ярък през последните 24 години - индикация, че консумира повече материя. По подобен начин се наблюдава разтягане на G2, което се наблюдава през 2014 г., за да изтегли газ от него, който наскоро може да бъде консумиран от черната дупка.
Това може да е индикация, че звездните сливания, които се извършват в близост до него, хранят Стрелец А *. Последните наблюдения също показаха, че докато газът от външната обвивка на G2 се разтегли драстично, съдържащият се вътре прах не се разтегли много. Това означава, че нещо запази праха компактен, което е убедително доказателство, че звездата може да бъде вътре в G2.
Както каза Чиурло, това откритие стана възможно благодарение на наблюденията на десетилетия от страна на UCLA Galactic Center Group.
“Уникалният набор от данни, който групата на професор Гез събра през повече от 20 години, е това, което ни позволи да направим това откритие. Сега имаме популация от „G“ обекти, така че не е въпрос на обяснение на „еднократно събитие“ като G2. “
Междувременно екипът вече е определил няколко други кандидати, които биха могли да принадлежат към този нов клас обекти и продължават да ги анализират. В крайна сметка това изследване ще помогне на астрономите да разберат какво се случва в по-голямата част от галактиките и как взаимодействията между звезди и SMBH в техните ядра помагат да се движи тяхната еволюция.
„Земята е в предградията в сравнение с центъра на галактиката, която е на около 26 000 светлинни години“, каза Гез. „Центърът на нашата галактика има плътност на звездите 1 милиард пъти по-висока от нашата част на галактиката. Гравитационното дърпане е толкова по-силно. Магнитните полета са по-екстремни. В центъра на галактиката се намира екстремната астрофизика - X-спортовете на астрофизиката. "
