Вблизи центральной черной дыры Млечного Пути царит жестокий звездный мир, где звезды пожирают друг друга.
Звезды, находящиеся около сверхмассивной черной дыры (СМЧД) в центре нашей галактики, живут в постоянной опасности, но многие из них используют возможность выглядеть моложе, чем они есть на самом деле. Это достигается путем поглощения соседних звезд.
Астрономы иногда бывают озадачены звёздами, для которых различные способы оценки их возраста дают противоречивые результаты. Наиболее распространенным объяснением является тот факт, что звезда съела свою спутницу, из-за чего она выглядит моложе, чем есть на самом деле. В тихих окрестностях галактики, где мы живем, такое поведение редко встречается – между звездами достаточно пространства, и возможностей для каннибализма немного, за исключением компактных объектов, таких как нейтронные звезды.
Совсем иная ситуация вблизи галактического центра, где звезды плотно сконцентрированы, и разогнаны до огромных скоростей гравитацией СМЧД, известной как Стрелец А*. Доктор Санеа Роуз из Северо-Западного университета провела моделирование поведения 1000 звезд вблизи Стрельца А* и выявила, насколько опасным может быть это место.
“Область вокруг центральной черной дыры плотно заполнена звездами, движущимися с экстремально высокими скоростями, — сказала Роуз. — Это напоминает толпу на оживленной станции метро в час пик. Если вы не сталкиваетесь с другими людьми, вы проходите очень близко от них. Для звезд такие экстремальные сближения приводят к гравитационному взаимодействию. Мы хотели исследовать, что означают эти столкновения и взаимодействия для звездной популяции и охарактеризовать их последствия”.
“Ближайшая к нашему Солнцу звезда находится примерно в четырех световых годах, — добавила Роуз. — На таком же расстоянии от сверхмассивной черной дыры Стрелец А* насчитывается более миллиона звезд”.
Роуз и ее коллеги смоделировали, как часто происходят столкновения звезд в таких условиях, учитывая плотность их распределения, массу, орбитальную скорость и гравитационное влияние Стрельца А*.
Команда обнаружила, что наиболее важным фактором является расстояние до СМЧД. Когда вы приближаетесь на расстояние 0,03 светового года, сближения становятся обычным явлением. Однако эти сближения редко представляют собой прямые столкновения. Вместо этого происходят, как это называет Роус “жестокие “дай пять””. Пара звезд проходит мимо друг друга, но их внешние слои отрываются, причем глубина потерь зависит от относительных скоростей звезд и близости сближения.
“Эти разрушительные столкновения приводят к формированию странной популяции урезанных звезд низкой массы”, — сказала Роуз.
В этой области некоторые звезды теряют так много массы, что перестают быть способными к термоядерному синтезу, что приводит к сокращению вдвое популяции низкомассивных звезд в этом районе.
Немного дальше, на расстояниях, все еще крошечных по масштабам остальной части галактики, столкновения случаются реже – но звезда с массой Солнца все равно переживет хотя бы одно в течение своей жизни. Когда это происходит, у звезд не хватает энергии, чтобы убежать друг от друга. Вместо этого они объединяются в более крупные, молодо выглядящие звезды. Для некоторых из них, находящихся недалеко от Стрельца А* (но не слишком близко), это может происходить многократно, формируя гигантов с массами более чем в 10 раз превышающими массу Солнца.
Роуз и ее соавторы подсчитали, что около сотни таких гигантов-каннибалов притаилось в этом регионе.
“Некоторые звезды выигрывают в лотерее столкновений, — сказала Роуз. — Благодаря столкновениям и слияниям эти звезды собирают больше водорода. Хотя они образовались из старого населения, они маскируются под омоложенные, молодо выглядящие звезды. Они подобны звездам-зомби; они поедают своих соседок”.
Большая масса звезды означает более короткую жизнь, поскольку скорость термоядерного синтеза водорода растет быстрее, чем сама масса. Следовательно, молодой внешний вид сопровождается ожидаемо низкой продолжительностью жизни. Это не всегда имеет значение, потому что звезды приблизятся настолько близко к Стрельцу А*, что станут частью его аккреционного диска до того, как умрут от того, что можно считать их естественными причинами. Однако чем больше звезда, тем выше вероятность того, что она превратится в сверхновую до того, как ее поглотит черная дыра.
“Это среда, не похожая ни на что другое, — сказала Роуз. — Звезды, находящиеся под влиянием сверхмассивной черной дыры в очень плотной области, не имеют ничего общего с тем, что мы когда-либо увидим в нашем собственном солнечном окружении. Но если мы сможем изучить эти звездные популяции, то, возможно, узнаем что-то новое о том, как формировался галактический центр. По крайней мере, он определенно контрастирует с той областью, где живем мы”.
Роуз представила работу на апрельском собрании Американского физического общества, основанную на ранее опубликованных статьях в The Astrophysical Journal Letters и The Astrophysical Journal, для которых она была первым автором.
Читайте также: Как Вселенная формирует звезды из космических облаков
