Повечето звезди на Млечния път - като нашето собствено Слънце - се движат по милиони години около кръгови орбити, необезпокоявани от супермасивната черна дупка (SMBH) в средата на галактиката. Но в Млечния път централните звезди могат да показват необичайно френетични и силно ексцентрични движения. Най-близките до SMBH прекарват по-голямата част от времето си близо до афелия - доста далеч от хоризонта на събитията. Но безмилостният гравитационен захват на SMBH скоро ги привлича навътре към перихелия. Тъй като тези звезди изгубват добре гравитацията на SMBH, те ускоряват бързо - само избягвайки пълното разтваряне поради изключително високата си орбитална ъглова скорост.
Такива „S-звезди“ бяха идентифицирани за първи път от два независими екипа от астрономи (единият ръководен от Райнхард Гензел от Института „Макс Планк“ в Гарчинг, Германия, а другият - от Андреа Гез от UCLA) през 2002 г. Поради високите концентрации на газ и прах, обкръжаващ галактическото ядро, екипите трябваше да открият тези силно подвижни източници, използвайки инфрачервена светлина. Чрез търсене на размествания в спектрите на звездите и определяне колко бързо се движат по отношение на други обекти, може да се получат точни орбити. За трите години от откриването им една S-звезда (S2) почти завърши пълна орбита на SMBH на Млечния път.
Но има нещо много своеобразно в S-звездите. Въз основа на сегашните модели на звездна еволюция, тези звезди трябва да са много стари - но по някакъв начин са успели да запазят всички характеристики на младостта.
Теоретичните астрономи Мелвин Дейвис от обсерваторията в Лунд, Швеция и Андрю Кинг от Университета в Лестър, Обединеното кралство имат отговор: „Нашата снимка едновременно обяснява защо S-звездите имат плътно свързани орбити и наблюдаваното изчерпване на червените гиганти в самия център на Галактиката. " Повечето звезди, наблюдавани около нас (извън Централния път на Млечния път), са добре разбрали жизнените цикли. Тези звезди преминават през „основната последователност“ на развитието - произхождащи от големи тела с ниска температура с тлеещи централни пещи за термоядрен синтез и завършващи като малки бели джуджета, излъчващи „топлина“ като видима светлина, докато тихо смразяват в здрача на своите небесни кариери.
Съдбата на звездата се определя предимно от нейната маса. Свръхмасивни звезди (до 150 слънца) живеят много бързо и оцеляват за едва петдесет хиляди години. По време на младостта си тези звезди излъчват като блестящи сини гиганти с повърхностни температури до 30 000 градуса С. Междувременно по-скромните звезди като Слънцето живеят много по-дълго, светещи умерено в продължение на 5 до 15 милиарда години при по-ниски температури на повърхността (5000 - 10 000 градуса) ° С). В рамките на всички звезди ядрените пещи осигуряват енергията, необходима за създаване на видима светлина. Когато звездата зрее, ядрената й пещ расте в повърхност и излъчва все повече и повече радиация. В определен момент радиационното налягане в ядрото става толкова силно, че външната атмосфера на звездата набъбва многократно. Този дифузен газообразен плик с ниска температура казва на астрономите, че една звезда е добре напреднала във възрастта и наближава края на жизнения си цикъл.
Но няма такива "червени гиганти" сред S-звездите в Milky Way Central.
Всички звезди се раждат в клъстери и образуват асоциации. Това трябва да включва S-звезди в близост до SMBH. Звездните клъстери се утаяват като група от големи участъци от мъгляв прах и първичен газ. Въпреки че гроздови звезди са свързани помежду си гравитационно, приливните сили от центъра на галактиката могат да ги разкъсат за милиони години. Отделни звезди в такива струпвания след това се въртят навътре към ядрото на галактиката. Когато това се случи, тези звезди трябва да стареят, за да станат „звезди в звезди“ - силно сияещи сини звездни ядра, обгърнати от силно подути газообразни червено-гигантски обвивки. В своя документ „Звездите на галактическия център“ (публикуван на 21 март 2005 г.) авторите продължават да казват: „S звезди орбитат в регион, в който приливни сили от централната супермасивна черна дупка предотвратяват образуването на звезди.“
Според съвременното астрономическо мислене S-звездите също трябва да се формират в клъстери и тези клъстери трябва да произхождат доста далеч от приливни сили в близост до ядрото на галактиката. Възможно е, разбира се, S-звездите да имат различен цикъл на раждане от другите звезди. Една идея, изследвана от теоретиците, е, че основните S-звезди се образуват в резултат на скорошни сблъсъци между плътни молекулярни облаци близо до Млечния път Централен. Друга представа е, че те могат да бъдат изхвърлени от акреционния диск, обграждащ самия SMBH. За да отчитат светимостта си и високите температури (30K градуса С), S-звездите трябва да имат междинни маси (~ 10 слънчеви) и да живеят сравнително кратки жизнени цикли (~ 10 Myrs). Поради тези ограничения, основните S-звезди трябва да са сравнително млади и новите трябва да се образуват постоянно.
„Вероятна алтернативна картина е, че S-звездите са резултат от потъването на масивни звездни клъстери към черната дупка чрез динамично триене. Приливите обаче разрушават такива струпвания на разстояния много по-далеч от региона на наблюдаваните S-звезди. За да се доставят S-звездите, се изисква разсейване в близки радиални орбити чрез гравитационни взаимодействия с други звезди. Въпреки това този процес протича в времеви интервал, който значително ще надвиши живота на основната последователност на такива звезди от наблюдаваните температури. " пише двойката.
Ефективно, основните S-звезди трябва или да са много млади и да бъдат доставени в региона на SMBH по някакъв неизвестен механизъм, или трябва да са много по-стари от мислите и по някакъв начин да бъдат „младежки”, взаимодействайки с черната дупка и нейните непосредствени околности. Възможно ли е да има „чешма на звездна младост“ в центъра на Галактиката на Млечния път?
„Снимането на звезди решава проблема с раждането.“, Казват авторите. "... единствените звезди, които потенциално могат да се идентифицират като червените гиганти на Галактическия център, губят пликовете си и вместо това се превръщат в S звезди." Основните S-звезди преминаха през процес на раждане и съзряване на клъстери, подобен на нашето Слънце. Тъй като те може да са по-малко масивни, отколкото някога са мислили (~ 1-4 слънчеви маси), те са имали повече време да се придвижат към ядрото.
Задвижвани навътре чрез гравитационно разсейване от по-масивни звезди, тези стареещи червени гиганти получават космически „лифтинг на лицето“ - докато приливните сили на черната дупка отстраняват външните си покрова, за да се присъединят към други газове, подхранващи самия SMBH. Поради по-голямото, отколкото някога мислено дълголетие, тези звезди с по-малка маса са имали достатъчно време да пристигнат в галактическото ядро от по-далечни клъстери. Фактът, че са загубили покровниците си, обяснява техния относителен блясък, високи температури и видима младост.
Има ли нашето Слънце такова бъдеще преди него?
Според Мелвин Дейвис „Не, слънцето няма да претърпи същата съдба. Ние сме твърде далеч от галактическия център. Намираме се на около 30000 светлинни години от черната дупка; звездите, които се разпръснаха, дойдоха от много по-близо, със сигурност не повече от около 3000 светлинни години. " Професор Андрю Кинг добавя: „Слънцето няма близък спътник, който би могъл да наруши нормалната му еволюция. Така че в крайна сметка тя ще се превърне в червен гигант и ще се превърне в бяло джудже, управлявано от мелницата. "
Е, изглежда, че в центъра на галактиката за Сол в края на краищата няма фонтан на младостта.
Написано от Джеф Барбър
