|
Судьбы звезд вблизи черной дыры Млечного Пути
|
|
|
|
Несмотря на свой древний возраст, некоторые звезды, вращающиеся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, кажутся обманчиво молодыми. Но в отличие от людей, которые могут выглядеть помолодевшими после очередной серии инъекций коллагена, эти звезды выглядят моложе по гораздо более мрачной причине. Это лишь одно из наиболее необычных открытий нового исследования Северо-Западного университета. Используя новую модель, астрофизики проследили за стремительными перемещениями 1000 искусственных звезд, вращающихся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры нашей галактики, Стрельца A* (Sgr A*). В этом регионе, столь плотно населенном звездами, часто происходят жестокие столкновения. Моделируя последствия этих интенсивных столкновений, исследователи пришли к выводу, что пережившие столкновение могут терять массу, превращаясь в звезды с низкой массой, или могут сливаться с другими звездами, становясь массивными и обновляя свой внешний вид. "Область вокруг центральной черной дыры насыщена звездами, движущимися с чрезвычайно высокими скоростями", - сказала Санея К. Роуз (Sanaea C. Rose) из Northwestern, которая руководила исследованием.
|
|
|
|
"Это немного похоже на бег по невероятно переполненной станции метро в Нью-Йорке в час пик. Если вы не сталкиваетесь с другими звездами, то проходите очень близко от них. Что касается звезд, то эти близкие столкновения по-прежнему приводят к их гравитационному взаимодействию. Мы хотели изучить, что означают эти столкновения и взаимодействия для звездного населения и охарактеризовать их последствия." Роуз представит это исследование на апрельской встрече Американского физического общества (APS) в Сакраменто, Калифорния. В четверг (4 апреля) в рамках сессии "Астрофизика элементарных частиц и центр Галактики" состоится конференция "Звездные столкновения в центре Галактики". Роуз - аспирант Линдхаймера в Северо-Западном центре междисциплинарных исследований в области астрофизики (CIERA). Она начала эту работу в качестве кандидата наук в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Центр нашего Млечного Пути - странное и дикое место. Гравитационное притяжение Sgr A* заставляет звезды вращаться по своим орбитам с ужасающей скоростью. А само количество звезд, скопившихся в центре галактики, превышает миллион. Плотное скопление и молниеносные скорости создают впечатление скоростного дерби на уничтожение. В самой внутренней области — в пределах 0,1 парсека от черной дыры — лишь немногие звезды остаются невредимыми.
|
|
|
"Ближайшая к нашему солнцу звезда находится на расстоянии около четырех световых лет", - объяснил Роуз. "На таком же расстоянии от сверхмассивной черной дыры находится более миллиона звезд. Это невероятно густонаселенный район. Вдобавок ко всему, сверхмассивная черная дыра обладает действительно сильным гравитационным притяжением. Вращаясь вокруг черной дыры, звезды могут двигаться со скоростью тысячи километров в секунду." В этом тесном, беспокойном соседстве звезды могут сталкиваться с другими звездами. И чем ближе звезды расположены к сверхмассивной черной дыре, тем выше вероятность столкновения. Заинтересовавшись результатами этих столкновений, Роуз и ее коллеги разработали симуляцию, позволяющую проследить судьбы звездных популяций в центре галактики. При моделировании учитывается несколько факторов: плотность звездного скопления, масса звезд, орбитальная скорость, гравитация и расстояния от Sgr A*. В своем исследовании Роуз точно определила один фактор, который, скорее всего, определяет судьбу звезды: ее расстояние от сверхмассивной черной дыры.
|
|
|
|
В пределах 0,01 парсека от черной дыры звезды, движущиеся со скоростью, достигающей тысяч километров в секунду, постоянно сталкиваются друг с другом. Это редко бывает лобовым столкновением, и, как описывает Роуз, это больше похоже на "яростное рукопожатие". Удары не настолько сильны, чтобы полностью разбить звезды. Вместо этого они сбрасывают свои внешние слои и продолжают ускоряться по траектории столкновения. "Они врезаются друг в друга и продолжают вращаться", - сказала Роуз. "Они просто задевают друг друга, как будто обмениваются очень сильными "дай пять". Это приводит к тому, что звезды выбрасывают некоторое количество вещества и теряют свои внешние слои. В зависимости от того, насколько быстро они движутся и насколько сильно перекрываются при столкновении, они могут потерять значительную часть своих внешних слоев. В результате этих разрушительных столкновений образуется популяция странных, "урезанных" звезд с низкой массой."
|
|
|
|
За пределами 0,01 парсека звезды движутся с более медленной скоростью — сотни километров в секунду, а не тысячи. Из-за более низких скоростей эти звезды сталкиваются друг с другом, но у них не хватает энергии, чтобы убежать. Вместо этого они сливаются и становятся более массивными. В некоторых случаях они могут даже многократно сливаться, становясь в 10 раз массивнее нашего солнца. "Некоторые звезды выигрывают в лотерею столкновений", - сказал Роуз. "В результате столкновений и слияний эти звезды накапливают больше водорода. Хотя они образовались из более старой популяции, они маскируются под омоложенные, молодо выглядящие звезды. Они похожи на звезды-зомби; они поедают своих соседей". Но молодой внешний вид достигается за счет сокращения продолжительности жизни. "Они умирают очень быстро", - говорит Роуз. "Массивные звезды похожи на гигантские автомобили, потребляющие много газа. В их составе много водорода, но он сгорает очень, очень быстро".
|
|
|
|
Хотя Роуз находит простое удовольствие в изучении причудливой, экстремальной области вблизи центра нашей галактики, ее работа также может дать информацию об истории Млечного Пути. А поскольку центральное скопление чрезвычайно трудно наблюдать, моделирование, проведенное ее командой, может пролить свет на скрытые процессы. "Это среда, не похожая ни на какую другую", - сказал Роуз. "Звезды, которые находятся под влиянием сверхмассивной черной дыры в очень густонаселенном регионе, не похожи ни на что, что мы когда-либо увидим в окрестностях нашей Солнечной системы. Но если мы сможем узнать больше об этих звездных популяциях, то, возможно, сможем узнать что-то новое о том, как был сформирован центр галактики. По крайней мере, это, безусловно, контрастирует с окрестностями, в которых мы живем."
|
|
|
|
Источник
|
