|
У звезд вокруг черных дыр нет компаньонов
|
|
|
|
Новое исследование показывает, что молодые звезды, вращающиеся вокруг центральной черной дыры Млечного Пути, могли образоваться вполне обычным образом. Но из-за влияния черной дыры их происхождение может казаться более экзотичным, чем оно есть на самом деле. Черная дыра не только формирует их орбиты, но и может уничтожать их звездных компаньонов. Статья с описанием этого исследования была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics 11 августа.
|
|
|
|
Скопление звезд, известное как скопление S, находится очень близко к центральной сверхмассивной черной дыре Млечного Пути, Стрелец A* (Sgr A*), на расстоянии около 0,04 парсека (0,13 светового года). Масса черной дыры примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца.
|
|
|
|
Эти звезды спектрального класса B на удивление молоды — в среднем им всего несколько миллионов лет. Но обычное звездообразование в такой близости от черной дыры невозможно, поскольку мощная гравитация черной дыры должна разорвать любое газовое облако на части до того, как оно сколлапсирует и превратится в звезду. Астрономы называют эту парадоксальную ситуацию «парадоксом молодости».
|
|
|
|
Существуют две гипотезы о том, как могли образоваться молодые звезды скопления S. Согласно гипотезе in situ, звезды образовались там, где мы видим их сегодня. Она предполагает мощную вспышку звезды Sgr A* около 6 миллионов лет назад. В результате возникшего потока газа окружающая материя сжалась и образовала оболочку, которая затем распалась на фрагменты, из которых сформировались звезды. Эта теория получила название «фрагментация газовой оболочки».
|
|
|
|
|
|
|
Согласно гипотезе ex situ, звезды образовались дальше от центра, а затем переместились ближе. Согласно одной из версий, звезды образовались дальше от центра в отдельной, хорошо известной структуре диска, а затем со временем мигрировали ближе к центру. Однако эта гипотеза не объясняет высокий и практически случайный эксцентриситет орбит S-звезд, а также то, почему B-звезды мигрировали, а O-звезды и звезды Вольфа — Райе — нет.
|
|
|
|
Согласно другой гипотезе, известной как механизм Хиллса, звезда Sgr A* разрывает приближающуюся двойную систему, захватывая одну звезду и отбрасывая ее компаньона в виде звезды с высокой скоростью. Однако звезды с высокой скоростью, обнаруженные вблизи центра галактики, намного старше S-звезд, и согласно этой гипотезе в скоплении S-звезд почти не должно было остаться двойных систем. Это не согласуется с недавним открытием в этом скоплении двойной системы D9.
|
|
Почему S-звезды одиноки?
|
|
|
|
Кроме того, существует несоответствие между долей двойных звезд среди S-звезд и среди окружающих их молодых звезд, и это может быть важным ключом к разгадке. Доля двойных звезд среди массивных звезд в окрестностях Млечного Пути составляет около 69 ± 9 %, в то время как предыдущие наблюдения указывали на более низкую долю двойных звезд вблизи Стрельца A*. Открытие звезды D9 побудило авторов вернуться к этому вопросу.
|
|
|
|
Группа ученых под руководством Родриго П. Силвы из Коимбрского университета в Португалии уточнила количество двойных звездных систем среди звезд типа S. Наблюдаемая доля двойных звезд составила 43 % ± 9 %. Чтобы проверить, соответствует ли это значение гипотезе о формировании звезд in situ, они провели компьютерное моделирование, в ходе которого отслеживали движение 100 000 смоделированных двойных звездных систем в течение 1 миллиона лет.
|
|
|
|
Они использовали реалистичные орбиты, соответствующие наблюдаемой структуре скопления звезд типа S. Начав с доли двойных звезд, характерной для массивных звезд в целом (69 %), они смоделировали влияние гравитации и приливных сил черной дыры.
|
|
In situ или ex situ
|
|
|
|
Исследователи рассмотрели три возможных исхода для каждой двойной звезды: сохранение целостности, слияние в одну звезду или разрушение (распад). Вот что они выяснили: 62 % звезд сохранили целостность, 18 % слились в одну звезду, а 20 % распались, в результате чего доля двойных звезд в популяции звезд типа S составила около 38 % ± 10 %. Это значение соответствует наблюдаемому с учетом погрешности.
|
|
|
|
Они также смоделировали, как должна меняться доля двойных звезд в зависимости от расстояния до черной дыры. Они обнаружили, что на разных расстояниях этот показатель остается неизменным. Таким образом, результаты подтверждают гипотезу о том, что молодые звезды сформировались вблизи центра Млечного Пути, а не мигрировали туда из других областей.
|
|
|
|
«Это указывает на то, что в этой области действует единый механизм формирования звезд, а уменьшение их количества по мере приближения к Стрельцу А* обусловлено в первую очередь приливным разрушением», — пишут авторы в своей статье. «Наши результаты подтверждают сценарий формирования звезд на месте, например в результате фрагментации газовой оболочки».
|
|
|
|
По словам исследователей, более точные наблюдения в будущем, в том числе более детальные измерения движения и спектров звезд, помогут узнать больше о количестве двойных звезд и истории их формирования.
|
|
|
|
Источник
|
