В центре Млечного Пути, вокруг черной дыры Стрелец А*, обнаружили несколько групп молодых звезд возрастом в несколько миллионов лет. Их орбиты кардинально различаются: одни хаотичны, другие упорядочены в диск, третьи наклонены.
Международная команда астрономов в препринте, выложенном на сервере Корнеллского университета, впервые показала, что такая структура возникает естественным образом, если вблизи черной дыры существовал массивный компаньон — промежуточная черная дыра или компактное звездное скопление массой в десятки тысяч солнц.
Главные мысли за 1 минуту:
- Молодые звезды в центре Млечного Пути делятся на три популяции с разными орбитами: хаотичные S-звезды, упорядоченный диск и разреженная наклоненная группа.
- Ранее ученые не могли объяснить, почему при одинаковом возрасте орбиты столь различны.
- Новая модель показала, что все звезды сформировались в общем газовом диске, но затем их орбиты перестроил массивный компаньон — черная дыра или звездное скопление.
- Компаньон двигался по сильно наклоненной орбите; без него воспроизвести наблюдаемую картину не удалось.
- Существование такого объекта пока не доказано напрямую, но его можно будет проверить будущими наблюдениями.
Загадка звездного галактического центра
Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* находится в центре Млечного Пути. Вокруг нее движутся несколько групп молодых звезд, сформировавшихся примерно в одно время. Ближе всего к черной дыре расположены так называемые S-звезды: их орбиты сильно вытянуты и хаотично ориентированы в пространстве.
Чуть дальше астрономы наблюдают плотный диск, состоящий из массивных О- и WR-звезд, которые вращаются по часовой стрелке. Еще дальше находится третья, более разреженная популяция, орбиты которой уже не лежат в плоскости этого диска.
Раньше ученые ломали голову: если звезды родились примерно в одно время из одного газового облака, почему их орбиты настолько разные? Ответ нашелся при компьютерном моделировании.
Ключ — в массивном компаньоне
Группа астрономов построила модель, в которой все молодые звезды изначально сформировались в общем вращающемся газовом диске вокруг Стрельца А*. Однако в систему добавили дополнительный массивный объект — компактное скопление светил или черную дыру массой несколько десятков тысяч солнечных.
Его гравитационное воздействие на протяжении миллионов лет постепенно перестраивало орбиты молодых звезд.
Без такого объекта или при слишком малом наклоне его орбиты воспроизвести современную структуру молодых звезд не удалось, — отмечают авторы работы.
Три сценария для трех популяций
Моделирование показало, как именно гравитация компаньона повлияла на каждую группу. Звезды, родившиеся ближе всего к черной дыре, утратили упорядоченность и превратились в хаотичные S-звезды.
Светила на промежуточных расстояниях сохранили структуру исходного диска, хотя он заметно искривился. Самые удаленные звезды подверглись сильнейшему воздействию: их орбиты вытянулись и наклонились, образовав разреженную популяцию за пределами основного диска.
Дополнительно взаимное притяжение самих звезд «перемешивало» их движение. Сочетание этих двух механизмов позволило воспроизвести реальную картину гораздо точнее, чем модели, учитывающие только один фактор.
Проверка альтернатив и будущие наблюдения
Ученые проверили множество сценариев: меняли массу и орбиту гипотетического компаньона, свойства газового диска и даже учитывали релятивистские эффекты общей теории относительности.
Лучшее совпадение с наблюдениями дал вариант, где компаньон двигался по сильно наклоненной орбите относительно первоначального звездного диска.
Авторы подчеркивают: существование такого объекта напрямую не доказано. Им может оказаться как промежуточная черная дыра, так и очень компактное звездное скопление. Проверить гипотезу помогут будущие высокоточные наблюдения за движением звезд в самом центре галактики.