Глубоко в глубине нашей галактики скрывается черная дыра. Или это? Хотя сейчас на западном фронте все может быть тихо, могут быть свидетельства того, что в нашем галактическом центре когда-то была довольно впечатляющая деятельность - деятельность, которая могла включать в себя многочисленные столкновения и слияния черных дыр, когда они наполняли спутниковые галактики. Благодаря новым взглядам пары доцентов, Келли Холли-Бокельманн из Вандербильта и Тамары Богданович из Технологического института Джорджии, у нас появилось больше свидетельств, свидетельствующих о невероятно активном прошлом Млечного пути.
«Тамара и я только что посетили астрономическую конференцию в Аспене, штат Колорадо, где было объявлено несколько таких новых наблюдений», - сказал Холли-Бокельман. «Это был январь 2010 года, и снежная буря закрыла аэропорт. Мы решили взять напрокат машину для поездки в Денвер. Когда мы проезжали шторм, мы собрали ключи от конференции и поняли, что одно катастрофическое событие - столкновение двух черных дыр около 10 миллионов лет назад - может объяснить все новые доказательства ».
Теперь представьте себе ночное небо, освещенное огромной туманностью, покрывающей половину небесной сферы. Это не мечта, это реальность. Эти массивные лепестки излучения высокой энергии известны как пузырьки Ферми, и они охватывают область около 30 000 световых лет по обе стороны от ядра Млечного пути. Хотя мы не можем наблюдать их непосредственно в видимом свете, эти частицы движутся со скоростью около 186 000 миль в секунду и светятся на рентгеновских и гамма-длинах волн.
По словам Фулая Го и Уильяма Дж. Мэтьюса из Калифорнийского университета в Санта-Крузе: «Пузырьки Ферми являются убедительным доказательством недавней активности мощной струи AGN в нашей Галактике, проливая новое понимание происхождения популяции гало CR и канала через которые массивные черные дыры в дисковых галактиках высвобождают энергию обратной связи во время своего роста ».
Тем не менее, наш галактический центр является домом для не только невероятных пузырьков - это место расположения трех самых массивных скоплений молодых звезд в царстве Млечного Пути. Известные как центральные, арочные и квинтуплетные скопления, каждая группа содержит несколько сотен горячих молодых звезд, которые затмевают Солнце. Они будут жить короткими, яркими, жестокими жизнями… сгорая за скудные несколько миллионов лет. Поскольку они живут быстро и умирают молодыми, эти скопления звезд, должно быть, образовались в последние годы во время извержения звездообразования вблизи центра галактики - еще один ключ к разгадке космической головоломки.
«Из-за их высокой массы и очевидного сверхтяжелого IMF скопления Галактического Центра содержат некоторые из самых массивных звезд в Галактике. Это важно, так как массивные звезды являются ключевыми ингредиентами и зондами астрофизических явлений всех масштабов и расстояний, от отдельных мест образования звезд, таких как Орион, до ранней Вселенной в эпоху реионизации, когда родились первые звезды. В качестве ингредиентов они контролируют динамическую и химическую эволюцию своих локальных окрестностей и отдельных галактик посредством своего влияния на энергетику и состав межзвездной среды ». говорит Дональд Ф. Фигер. «Они, вероятно, играют важную роль в ранней эволюции первых галактик, и есть свидетельства того, что они являются прародителями самых энергичных взрывов во Вселенной, рассматриваемых как гамма-всплески. Как зонды, они определяют верхние пределы процесса звездообразования, и их присутствие, вероятно, прекращает дальнейшее образование соседних звезд с более низкой массой. Они также являются выдающейся продукцией галактических слияний, звездных галактик и активных галактических ядер ».
Чтобы углубить тайну, присмотритесь к нашей центральной черной дыре. Он охватывает около 40 световых секунд в диаметре и весит около четырех миллионов солнечных масс. Согласно тому, что мы знаем, это должно вызвать интенсивные гравитационные приливы - те, которые должны всасывать в окружающей среде. Так почему же астрономы обнаружили группы новых ярких звезд ближе, чем на 3 световых года от горизонта событий? Конечно, они могут быть на пути к забвению, но данные показывают, что эти звезды, похоже, образовались там. Это настоящий подвиг, учитывая, что для этого потребуется молекулярное облако, в 10 000 раз более плотное, чем облако, расположенное в нашем галактическом центре! Разве там не должно быть старых звезд? Ответ - да, должно быть ... но есть гораздо меньше, чем то, что мы можем наблюдать и что предсказывают нынешние теоретические модели.
Холли-Бокельманн не собирался оставлять проблему на покое. Когда она вернулась домой, она заручилась помощью аспиранта Вандербильта Мигана Ланга, чтобы помочь разгадать загадку. Затем они наняли Пау Амаро-Соеан из Института гравитационной физики им. Макса Планка в Германии, Альберто Сезана из Института испанских исследований в Испании и помощника исследователя Вандербильта профессора Манодипа Синха. Имея так много ярких умов, которые помогут разгадать эту загадку, они вскоре пришли к правдоподобному объяснению, которое сопоставляет наблюдения и допускает проверяемые предсказания.
Согласно их теории, галактика Млечный Путь начала мигрировать к нашему ядру. Когда она слилась с нашей галактикой, ее масса была оторвана, оставив только черную дыру и небольшую коллекцию гравитационно связанных звезд. Через несколько миллионов лет этот «остаток» в конечном итоге достиг галактического центра, и черные дыры начали сливаться. Когда меньшая черная дыра закрутилась вокруг большей, она вспахала огромные бороздки из газа и пыли, толкнув ее в большую черную дыру и создав пузырьки Ферми. Гравитационные силы дуэли не были мягкими ... эти интенсивные приливы были вполне способны сжать молекулярные облака, окружающие ядро, до плотности, необходимой для получения свежих молодых звезд. Возможно, очень молодые звезды, которые мы сейчас наблюдаем в галактическом центре?
Тем не менее, это больше, чем кажется на первый взгляд. Эта же вспашка космического газона также вытеснила бы существующие старые звезды из окрестностей массивной центральной черной дыры. Это сцена, которая подходит для современных моделей, где слияние черных дыр выбрасывает звезды в галактику с гиперскоростями ... сцена, которая подходит для наблюдения отсутствия старых звезд на границах нашей сверхмассивной черной дыры.
«Гравитационное притяжение черной дыры спутниковой галактики могло бы вырезать почти 1000 звезд из центра галактики», - сказал Богданович. «Эти звезды должны все еще летать в космосе, на расстоянии около 10 000 световых лет от их первоначальных орбит».
Можно ли это доказать? Ответ - да. Благодаря крупномасштабным съемкам, таким как Sloan Digital Sky Survey, мы сможем точно определить звезды, движущиеся с более высокой скоростью, чем звезды, которые не подвергались аналогичному взаимодействию. Если астрономы, такие как Холли-Бокельман и Богданович, посмотрят на убедительные доказательства, они, вероятно, обнаружат достоверное количество высокоскоростных звезд, которые подтвердят их модель слияния Млечного Пути.
Или они просто пускают мыльные пузыри?
