Väčšina hviezd Mliečnej dráhy - ako napríklad naše vlastné Slnko - sa pohybuje v miliónoch dlhých takmer okružných dráhach, ktoré nerušia superhmotná čierna diera (SMBH) uprostred galaxie. Ale na Mliečnej dráhe môžu hviezdy zobrazovať nezvyčajne frenetické a vysoko výstredné pohyby. Tí, ktorí sú najbližšie k SMBH, trávia väčšinu času pri aphelióne - ďaleko od horizontu udalostí. Neúprosná gravitačná priľnavosť SMBH ich však čoskoro priťahuje dovnútra smerom k periheliónu. Keď tieto hviezdy stratia svoje postavenie v gravitácii SMBH, rýchlo sa zrýchľujú - úplnému rozpusteniu unikajú iba vďaka svojej extrémne vysokej orbitálnej hybnosti.
Takéto „S-hviezdy“ boli prvýkrát identifikované dvoma nezávislými tímami astronómov (jeden pod vedením Reinharda Genzela v Inštitúte Maxa Plancka v nemeckom Garchingu a druhý Andrea Ghez v UCLA) v roku 2002. Kvôli vysokej koncentrácii plynu a Keďže prach zakrýval galaktické jadro, tímy museli tieto vysoko mobilné zdroje zistiť pomocou infračerveného svetla. Hľadaním posunov v spektrách hviezd a určením, ako rýchlo sa pohybovali vo vzťahu k iným objektom, bolo možné získať presné obežné dráhy. Za tri roky od svojho objavu jedna hviezda S2 takmer dokončila úplnú obežnú dráhu SMBH Mliečnej dráhy.
O S-hviezdach je však niečo veľmi zvláštne. Na základe súčasných modelov hviezdneho vývoja by tieto hviezdy mali byť veľmi staré - ale nejako si dokázali udržať všetky charakteristiky mladosti.
Teoretickí astronómovia Melvyn Davies z Observatória Lund, Švédsko a Andrew King z University of Leicester vo Veľkej Británii majú odpoveď: „Náš obrázok súčasne vysvetľuje, prečo S-hviezdy majú pevne viazané obežné dráhy a pozorované vyčerpanie červených gigantov v samom strede. Galaxie. “ Väčšina hviezd videných okolo nás (mimo Mliečnej dráhy Central) dobre rozumie životným cyklom. Tieto hviezdy prechádzajú „hlavnou sekvenciou“ vývoja - vznikajú ako veľké, nízkoteplotné telá s doutnávajúcimi sa centrálnymi fúznymi pecami a končia ako malé biele trpaslíky vyžarujúce „teplo“ ako viditeľné svetlo, zatiaľ čo sa potichu ochladia za súmraku svojej nebeskej kariéry.
Osud hviezdy je primárne určený jej hmotnosťou. Superhmotné hviezdy (až 150 Slnka) žijú veľmi rýchlo a prežívajú len päťdesiattisíc rokov. Počas svojej mladosti tieto hviezdy prežívajú ako brilantné modré obry s povrchovými teplotami až 30 000 stupňov Celzia. Miernejšie hviezdy, ako je napríklad Slnko, žijú omnoho dlhšie a pri nižších povrchových teplotách (5 000 - 10 000 stupňov) mierne žiaria 5 až 15 miliárd rokov. C). V rámci všetkých hviezd poskytujú jadrové pece energiu potrebnú na vytvorenie viditeľného svetla. Ako hviezda dospieva, jej jadrová pec rastie v povrchovej oblasti a vydáva stále viac žiarenia. V určitom bode je tlak žiarenia jadra taký intenzívny, že vonkajšia atmosféra hviezdy sa mnohokrát zväčšuje. Táto rozptýlená plynná obálka s nízkymi teplotami hovorí astronómom, že hviezda je vo veku veľmi pokročilá a blíži sa ku koncu svojho životného cyklu.
Medzi hviezdami S v stredisku Mliečna dráha však neexistujú také „červené giganty“.
Všetky hviezdy sa rodia v zoskupeniach a združeniach. To by malo zahŕňať hviezdy S v blízkosti SMBH. Zhluky hviezd sa vyzrážajú ako skupina z veľkých oblastí hmlového prachu a prvotného plynu. Hoci hviezdy hviezdokopy sú gravitačne zviazané, prílivové sily zo stredu galaxie ich môžu roztrhnúť po milióny rokov. Jednotlivé hviezdy v týchto zhlukoch sa potom točia smerom dovnútra smerom k jadru galaxie. Keď k tomu dôjde, tieto hviezdy by mali zostarnúť, aby sa stali „hviezdami v hviezdach“ - vysoko žiarivými modrými hviezdnymi jadrami obalenými nesmierne opuchnutými plynnými obálkami červeného obra. V príspevku „Hviezdy galaktického centra“ (uverejnenom 21. marca 2005) autori ďalej hovoria: „Obežné hviezdy S obiehajú v oblasti, kde prílivové sily z centrálnej superhmotnej čiernej diery bránia tvorbe hviezd.“
Podľa súčasného astronomického myslenia by sa S-hviezdy mali tvoriť aj v zhlukoch a tieto zhluky musia pochádzať ďaleko od prílivových síl v blízkosti jadra galaxie. Je samozrejme možné, že S-hviezdy majú iný pôrodný cyklus ako iné hviezdy. Jedna myšlienka, ktorú teoretici skúmajú, je to, že jadro S-hviezd sa tvorí v dôsledku nedávnych zrážok medzi hustými molekulárnymi mrakmi v blízkosti strediska Milky Way. Ďalšou myšlienkou je, že môžu byť odstredené z akrečného disku obklopujúceho samotný SMBH. Kvôli svojej svietivosti a vysokým teplotám (30 K stupňov C) musia mať S-hviezdy stredné hmotnosti (~ 10 slnečných) a musia žiť pomerne krátke životné cykly (~ 10 Myrs). Kvôli týmto obmedzeniam musia byť všetky S-hviezdy relatívne mladé a nové musia neustále tvoriť.
„Pravdepodobným alternatívnym obrazom je, že S-hviezdy sú výsledkom potopenia masívnych hviezdnych zhlukov smerom k čiernej diere dynamickým trením. Prílivy však rušia takéto zhluky na vzdialenosti oveľa ďalej, ako je oblasť pozorovaných S-hviezd. Dodanie S-hviezd si vyžaduje rozptýlenie na takmer radiálne obežné dráhy gravitačnými interakciami s inými hviezdami. Tento proces sa však vyskytuje v časovom rámci, ktoré by značne prekročilo životnosť hlavných hviezd pozorovaných teplôt. ““ píše pár.
V skutočnosti musia byť jadrové hviezdy S veľmi mladé a musia byť dodané do oblasti SMBH nejakým neznámym mechanizmom, alebo musia byť omnoho staršie, ako sa myslelo, a musia byť nejakým spôsobom „mladistvé“, a to interakciou s čiernou dierou a jej bezprostredným prostredím. Mohla by existovať „fontána hviezdnej mladosti“ v centre galaxie Mliečna dráha?
„Odizolovanie hviezd rieši problém narodenia.“, Hovoria autori. "... jediné hviezdy, ktoré je možné identifikovať ako červené giganty Galaktického centra, strácajú svoje obálky a namiesto toho sa menia na hviezdy S." Základné hviezdy S prešli procesom zrenia a dozrievania zhlukov, ktorý je podobný nášmu Slnku. Pretože môžu byť menej masívne, ako sa pôvodne myslelo (~ 1-4 slnečné masy), mali viac času na to, aby sa posunuli smerom k jadru.
Tieto staršie červené giganty poháňané gravitačným rozptylom od mohutnejších hviezd dostávajú kozmický „face-lift“ - keď prílivové sily čiernej diery oddeľujú svoje vonkajšie kryty, aby sa spojili s inými plynmi poháňajúcimi samotný SMBH. Kvôli dlhšej životnosti, ako sa predtým myslelo, mali tieto hviezdy nižšej hmotnosti dostatok času na to, aby sa dostali do galaktického jadra zo vzdialenejších zhlukov. Skutočnosť, že prišli o svoje kryty, vysvetľuje ich relatívnu brilanciu, vysoké teploty a zjavnú mladosť.
Má naše vlastné Slnko pred sebou takúto budúcnosť?
Podľa Melvyna Daviesa „Nie, slnko netrpí rovnakým osudom. Sme príliš ďaleko od galaktického centra. Sme asi 30000 svetelných rokov od čiernej diery; hviezdy, ktoré sa rozptýlia, prišli oveľa bližšie, určite nie viac ako asi 3 000 svetelných rokov. “ Profesor Andrew King dodáva: „Slnko nemá blízkeho spoločníka, ktorý by mohol narušiť jeho normálny vývoj. Nakoniec sa z toho stane červený obr a vyvinie sa v biely trpaslík. “
Zdá sa, že pre Sol nie je v strede galaxie žiadna fontána mládeže.
Napísal Jeff Barbour
