Двойная звезда питает черную дыру в центре нашей Галактики

Группа исследователей под руководством Института внеземной физики Макса Планка (MPE) обнаружила, что массивная двойная звезда IRS 16SW вблизи центра Млечного Пути создает серию загадочных газовых облаков, которые питают сверхмассивную черную дыру Стрелец A*. Ученые выяснили, что компактные скопления газа G1, G2 и G2t имеют общее происхождение и формируются в результате столкновения звездных ветров в двойной системе. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Центр нашей Галактики, Млечного Пути, представляет собой невероятно плотную и динамичную область, где гравитационные силы достигают экстремальных значений. В самом сердце этой зоны находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A* (Sgr A*), окруженная роем звезд, облаками газа и пыли. Эта среда служит естественной лабораторией для изучения поведения материи в условиях сильнейшего притяжения и для понимания того, как черные дыры поглощают новое вещество.

На протяжении последних двадцати лет астрономы с помощью наблюдений в инфракрасном спектре обнаружили несколько компактных газовых облаков вблизи Sgr A*. Эти скопления считаются важными ключами к разгадке процессов, позволяющих газу достичь черной дыры, однако их точное происхождение долгое время оставалось неясным.

В 2012 году было идентифицировано первое такое облако, названное G2 и излучало свет от водорода и гелия. G2 двигалось по вытянутой орбите вокруг черной дыры и демонстрировало слабую хвостовую структуру G2t. Последующий анализ более ранних данных выявил аналогичный объект G1, движущийся по сопоставимой орбите.

Позднее исследователи обнаружили, что газ из хвоста G2 сконденсировался в третий компактный сгусток, движущийся по схожему пути. Вместе эти объекты, обозначаемые как поток G1–2–3, образуют целостную структуру, отслеживающую движение вещества через Галактический центр. Расчеты показывают, что падение одного такого сгустка массой около одной массы Земли каждые десять лет способно обеспечить достаточно материала для поддержания текущей низкой активности Sgr A*, поэтому понимание механизма формирования этих сгустков является ключевым вопросом в изучении питания черных дыр.

Для проверки различных гипотез о происхождении облаков, включая звездные ветры от массивных звезд, взрывные события вроде новых или приливное сжатие под действием черной дыры, международная группа под руководством MPE использовала спектрографы SINFONI и ERIS с адаптивной оптикой.

Сосредоточившись на эмиссионной линии водорода Брэкетта-γ, ученые реконструировали орбиты трех облаков по их положениям и скоростям. Анализ показал, что G1, G2 и G2t движутся по орбитам с почти идентичной ориентацией и формой, причем вероятность случайного совпадения таких параметров для трех несвязанных объектов ничтожно мала.

Проследив движение газового потока в обратном направлении, исследователи определили вероятный источник: массивную контактную двойную звезду IRS 16SW, расположенную в диске молодых звезд, вращающихся вокруг Sgr A* по часовой стрелке. Гидродинамические модели дополнительно подтвердили этот вывод, показав, что газовые сгустки формируются в местах столкновения звездных ветров двойной системы с окружающей средой, где газ накапливается, сжимается и в конечном итоге отделяется в виде отдельных скоплений, движущихся внутрь – именно так, как это наблюдается в потоке G1–2–3.

Полученные данные связывают звездную эволюцию, динамику газа и питание черной дыры в единую непротиворечивую картину. Это означает, что звездные ветры от массивных двойных звезд в центре Галактики могут непрерывно поставлять вещество к сверхмассивной черной дыре Стрелец A*, показывая, как процессы звездообразования и роста черной дыры могут быть связаны даже в нашей собственной галактике.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях