Většina hvězd Mléčné dráhy - jako je naše vlastní Slunce - se pohybuje v milionech let dlouhých oběžných drahách, které nerušuje superhmotná černá díra (SMBH) uprostřed galaxie. Ale na Mléčné dráze mohou Centrální hvězdy zobrazovat neobvykle frenetické a vysoce excentrické pohyby. Ti, kteří jsou nejblíže SMBH, tráví většinu času blízko aphelionu - daleko od svého horizontu událostí. Neúprosná gravitační přilnavost SMBH je však brzy přitahuje dovnitř směrem k perihelionu. Když tyto hvězdy ztratily své postavení v gravitační síle SMBH, rychle zrychlují - kvůli úniku z extrémně vysokého orbitálního momentu hybnosti unikají pouze k úplnému rozpuštění.
Takové „S-hvězdy“ byly poprvé identifikovány dvěma nezávislými týmy astronomů (jeden vedl Reinhard Genzel v institutu Maxe Plancka v německém Garchingu a druhý Andrea Ghez v UCLA) v roce 2002. Kvůli vysoké koncentraci plynu a Týmy, které zakrývají galaktické jádro, musely detekovat tyto vysoce mobilní zdroje pomocí infračerveného světla. Hledáním posunů ve spektrech hvězd a určením toho, jak rychle se pohybovali ve vztahu k jiným objektům, bylo možné získat přesné oběžné dráhy. Za tři roky od svého objevu jedna hvězda S (S2) téměř dokončila kompletní oběžnou dráhu SMBH Mléčné dráhy.
Ale o S-hvězdách je něco velmi zvláštního. Na základě současných modelů hvězdného vývoje by tyto hvězdy měly být velmi staré - ale nějakým způsobem dokázaly zachovat všechny charakteristiky mládí.
Teoretičtí astronomové Melvyn Davies z Lund Observatory, Švédsko a Andrew King z University of Leicester ve Velké Británii mají odpověď: „Náš obrázek současně vysvětluje, proč S-hvězdy mají pevně vázané oběžné dráhy a pozorované vyčerpání červených obrů v samém středu. Galaxie. “ Většina hvězd kolem nás (mimo Milky Way Central) dobře rozuměla životním cyklům. Tyto hvězdy procházejí „hlavní posloupností“ vývoje - vznikají jako velká nízkoteplotní tělesa s doutnajícími ústředními fúzními pecemi a končící jako malé bílé trpaslíky, které vyzařují „teplo“ jako viditelné světlo, zatímco tiše vychladí v soumraku své nebeské kariéry.
Osud hvězdy je primárně určen jeho hmotou. Superhmotné hvězdy (až 150 Sluníček) žijí velmi rychle a přežívají jen padesát tisíc let. Během jejich mládí tyto hvězdy vynikají jako brilantní modří obři s povrchovými teplotami až 30 000 stupňů C. Mezitím skromnější hvězdy, jako je Slunce, žijí mnohem déle a mírně září 5 až 15 miliard let při nižších povrchových teplotách (5 000 - 10 000 stupňů). C). V rámci všech hvězd poskytují jaderné pece energii potřebnou k vytvoření viditelného světla. Jak zraje hvězda, její jaderná pec roste v povrchové oblasti a vydává stále více záření. V určitém okamžiku je tlak jádra vyzařován tak intenzivní, že vnější atmosféra hvězdy mnohonásobně bobtná. Tato rozptýlená plynná obálka s nízkými teplotami říká astronomům, že hvězda je ve věku velmi pokročilá a blíží se ke konci svého životního cyklu.
Mezi hvězdami S v Milky Way Central však neexistují žádné takové „červené giganty“.
Všechny hvězdy se rodí ve shlucích a formových asociacích. To by mělo zahrnovat S-hvězdy poblíž SMBH. Hvězdokupy se vysrážejí jako skupina z velkých oblastí mlhovinného prachu a prvotního plynu. Přestože hvězdokupy jsou gravitačně svázány, přílivové síly ze středu galaxie je mohou roztrhat po miliony let. Jednotlivé hvězdy v takových seskupeních se pak točily dovnitř směrem k jádru galaxie. Když k tomu dojde, měly by tyto hvězdy stárnout, aby se staly „hvězdami uvnitř hvězd“ - vysoce zářivými modrými hvězdnými jádry zakrytými nesmírně nabobtnanými plynnými červenohnědými obálkami. Ve svém příspěvku „Hvězdy galaktického centra“ (zveřejněném 21. března 2005) autoři dále říkají: „S orbity S obíhají v oblasti, kde přílivové síly z centrální superhmotné černé díry brání tvorbě hvězd.“
Podle současného astronomického myšlení by se S-hvězdy měly tvořit také ve shlucích a tyto shluky musí pocházet dobře od přílivových sil poblíž jádra galaxie. Je samozřejmě možné, že S-hvězdy mají jiný porodní cyklus než jiné hvězdy. Jeden nápad prozkoumaný teoretiky je to jádro S-hvězdy se tvoří v důsledku nedávných střetů mezi hustými molekulárními mraky blízko Mléčné dráhy centrální. Jiná představa je, že mohou být odstředěny z akrečního disku obklopujícího samotný SMBH. Kvůli jejich svítivosti a vysokým teplotám (30 K ° C), S-hvězdy musí mít střední hmoty (~ 10 solárních) a musí žít relativně krátké životní cykly (~ 10 Myrs). Kvůli těmto omezením musí být všechny S-hvězdy relativně mladé a nové musí neustále tvořit.
„Pravděpodobným alternativním obrázkem je, že S-hvězdy jsou výsledkem potopení masivních hvězdných shluků směrem k černé díře dynamickým třením. Přílivy však ruší takové shluky na vzdálenosti mnohem dále, než je oblast pozorovaných S-hvězd. Dodání S-hvězd vyžaduje rozptýlení do blízkých radiálních drah pomocí gravitačních interakcí s jinými hvězdami. K tomuto procesu však dochází v časovém měřítku, které by výrazně překročilo životnost hlavních hvězd pozorovaných teplot. “ píše pár.
Jádra S-hvězd musí být ve skutečnosti velmi mladistvá a musí být doručena do oblasti SMBH nějakým neznámým mechanismem, nebo musí být mnohem starší, než se myslelo, a nějakým způsobem „mladistvá“ musí být vytvořena interakcí s černou dírou a jejím bezprostředním okolím. Mohla by být ve středu Galaxie Mléčná dráha „fontána hvězdné mládí“?
"Odizolování hvězd řeší problém porodu.", Říkají autoři. "... jediné hvězdy, které lze identifikovat jako červené obry Galaktického centra, ztratí obálky a místo toho se změní na hvězdy S." Jádrové hvězdy S prošly procesem zrození a zrání kupy podobného našemu Slunci. Protože mohou být méně masivní, než se kdysi myslelo (~ 1-4 solární hmoty), měli více času na to, aby se přesunuli směrem k jádru.
Jsou poháněni gravitačním rozptylem od hmotnějších hvězd dovnitř, tyto stárnoucí červení obři dostávají kosmický „face-lift“ - když přílivové síly černé díry odtáhnou své vnější pláště a spojí se s dalšími plyny pohánějícími samotný SMBH. Kvůli větší než jednou myšlenkové dlouhověkosti měly tyto hvězdy nižší hmotnosti dostatek času na to, aby se dostali do galaktického jádra ze vzdálenějších shluků. Skutečnost, že ztratili své kryty, vysvětluje jejich relativní brilanci, vysoké teploty a zjevnou mládí.
Má naše vlastní Slunce před sebou takovou budoucnost?
Podle Melvyna Daviese: „Ne, slunce netrpí stejným osudem. Jsme příliš daleko od galaktického centra. Jsme asi 30000 světelných let od černé díry; hvězdy, které se rozptýlí, přicházely mnohem blíž, rozhodně ne dále než asi 3000 světelných let. “ Profesor Andrew King dodává: „Slunce nemá blízkého společníka, který by mohl narušit jeho normální vývoj. Nakonec se z toho stane červený obr a vyvine se z něj bílý trpaslík. “
Zdálo by se, že pro Sol není v centru galaxie žádná mládežnická fontána.
Napsal Jeff Barbour
