В центре нашей галактики находится область, где примерно 10 миллионов звезд упакованы в 1 парсек (3,25 световых года) пространства. В центре этого находится сверхмассивная черная дыра (SMBH), известная как Стрелец A *, которая имеет массу более 4 миллионов Солнц. В течение десятилетий астрономы пытались лучше взглянуть на этот регион в надежде понять невероятные действующие силы и то, как они повлияли на эволюцию нашей галактики.
То, что они обнаружили, включает в себя серию звезд, которые вращаются очень близко к Стрельцу A * (например, S1 и S2), которые использовались для проверки Теории Общей Относительности Эйнштейна. А недавно группа из Инициативы орбит Галактического центра Калифорнии в Лос-Анджелесе обнаружила серию компактных объектов, которые также вращаются вокруг SMBH. Эти объекты похожи на газовые облака, но ведут себя как звезды, в зависимости от того, насколько они близки на своих орбитах к Стрельцу А *.
Исследование, которое описывает их выводы, которые недавно появились в журнале Природа, возглавлялась доктором Анной Чюрло из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Как они указывают в своих исследованиях, эти объекты вращаются вокруг SMBH нашей галактики с периодом от 100 до 1000 лет. Эти объекты в большинстве случаев выглядят компактными, но растягиваются, когда они находятся ближе всего к своей орбите к черной дыре.
Их работа основана на пятнадцатилетних наблюдениях, которые выявили все больше и больше этих объектов вблизи центра нашей галактики. Первый объект (позже названный G1) был обнаружен в 2005 году группой, возглавляемой Андреа Гез, Лорен Б. Лейхтман и Артуром Э. Левином, профессором астрофизики, директором Галактического центра UCLA и соавтором этого исследования.
Это последовало в 2012 году, когда профессор Гез и ее коллеги нашли второй объект (G2), который в 2014 году вплотную приблизился к Стрельцу А *. Первоначально считалось, что G1 и G2 - газовые облака, пока они не приблизились к Стрелец A * s и не был уничтожен гравитационным притяжением SMBH (что обычно происходит с газовыми облаками при приближении к черной дыре). Как объяснил Гез:
«В момент ближайшего сближения у G2 была действительно странная подпись. Мы видели это раньше, но это не выглядело слишком своеобразно, пока не приблизилось к черной дыре и не вытянулось, а большая часть газа не была разорвана. Он превратился из довольно безобидного объекта, когда он был далеко от черной дыры, к тому, который был действительно растянут и искажен при ближайшем приближении и потерял свою внешнюю оболочку, и теперь он снова становится более компактным ».
В 2018 году доктор Куйрло и международная команда астрономов (в которую входил профессор Гез) использовали двенадцатилетние данные, собранные W.M. Обсерватория Кека и технология адаптивной оптики (которую профессор Гез помог первопроходцам) идентифицировать еще три таких объекта (G3, G4 и G5) вблизи центра галактики. С того времени в этом регионе было выявлено шесть объектов (G1 - G6).
В этом последнем исследовании команда, возглавляемая доктором Кюрло, использовала 13-летние данные ближнего инфракрасного диапазона, полученные W.M. Интегральный полевой спектрометр OSKIS от Keck для исследования орбит этих шести объектов. Астрономам интересно изучать эти объекты, потому что они дают астрономам возможность проверить общую относительность - то, что профессор Гез и ее коллеги сделали летом 2019 года.
И, как объяснил Марк Моррис - профессор физики и астрономии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор исследования, судьба этих объектов - это то, что астрономы хотят знать, потому что они ожидают, что они будут весьма впечатляющими.
«Одна из вещей, которая взволновала всех вокруг объектов G, - это то, что вещество, которое отрывается от них приливными силами, когда они пронзают центральную черную дыру, неизбежно должно упасть в черную дыру», - сказал он. «Когда это произойдет, возможно, он сможет произвести впечатляющий фейерверк, поскольку материал, съеденный черной дырой, будет нагреваться и испускать обильное излучение, прежде чем он исчезнет за горизонтом событий».
В ходе наблюдения за центральным регионом Млечного Пути исследовательская группа сообщила о существовании шести объектов. Однако они также заметили, что, хотя G1 и G2 имеют очень похожие орбиты, остальные четыре объекта значительно различаются. Это, естественно, вызывает вопрос о том, являются ли все шесть объектов подобным классом, или G1 и G2 являются выбросами.
Рассматривая это, Гез и ее коллеги считают, что все шесть объектов были двойными звездами, которые слились из-за сильной гравитационной силы СМБГ. Этот процесс занял бы более 1 миллиона лет и мог бы указывать на то, что слияния двойных звезд на самом деле довольно распространены. Как объяснил Гез:
«Черные дыры могут быть причиной слияния двойных звезд. Возможно, что многие звезды, которые мы наблюдали и не понимали, могут быть конечным продуктом слияний, которые сейчас спокойны. Мы учимся, как развиваются галактики и черные дыры. То, как двойные звезды взаимодействуют друг с другом и с черной дырой, сильно отличается от того, как отдельные звезды взаимодействуют с другими одиночными звездами и с черной дырой ».
Еще одним интересным наблюдением, о котором команда Геза сообщила еще в сентябре 2019 года, является тот факт, что Стрелец А * за последние 24 года становился все ярче, что свидетельствует о том, что он потребляет больше материи. Точно так же растяжение G2, которое наблюдалось в 2014 году, казалось, оттягивало от него газ, который, возможно, недавно был поглощен черной дырой.
Это может быть признаком того, что звездные слияния, происходящие в его окрестностях, питают Стрельца А *. Последние наблюдения также показали, что, хотя газ из внешней оболочки G2 сильно растягивался, пыль, содержащаяся внутри, не сильно растягивалась. Это означает, что что-то удерживало компактную пыль, что является убедительным доказательством того, что звезда может находиться внутри G2.
Как сказал Ciurlo, это открытие стало возможным благодаря десятилетним наблюдениям Галактического Центра UCLA.
“Уникальный набор данных, который группа профессора Геза собирала более 20 лет, - вот что позволило нам сделать это открытие. Теперь у нас есть совокупность объектов «G», поэтому не нужно объяснять «одноразовое событие», такое как G2 ».
Между тем, команда уже определила несколько других кандидатов, которые могут принадлежать к этому новому классу объектов, и продолжает их анализировать. В конечном счете, это исследование поможет астрономам понять, что происходит в большинстве галактик и как взаимодействия между звездами и SMBH в их ядрах помогают вести их эволюцию.
«Земля находится в пригороде по сравнению с центром галактики, который находится на расстоянии около 26 000 световых лет», - сказал Гез. «Центр нашей галактики имеет плотность звезд в 1 миллиард раз выше, чем наша часть галактики. Гравитационное притяжение намного сильнее. Магнитные поля более экстремальные. Центр галактики - это место, где встречается экстремальная астрофизика - спортивные состязания астрофизики ».
