В центре Млечного Пути нашли «дирижера» звездных орбит: невидимый компаньон черной дыры

В сердце Млечного Пути, в окрестностях сверхмассивной черной дыры Стрелец A* (Sgr A*), масса которой в четыре миллиона раз превышает солнечную, астрономы долгие годы наблюдали загадочное скопление молодых звезд. Их хаотичные и непохожие друг на друга орбиты ставили ученых в тупик, поскольку ни одна из существующих теорий не могла непротиворечиво описать их происхождение.

Теперь группа исследователей под руководством Сяочэня Чжэна из Пекинской академии наук и технологий предложила новую единую модель, которая объясняет все три популяции этих звездных объектов в рамках одной согласованной системы. Результаты их работы, представленные в виде препринта на сервере arXiv, предлагают свежий взгляд на эволюцию галактического центра и указывают на возможное существование второго массивного тела неподалеку от черной дыры.

Молодые звезды, возраст которых не превышает 15 миллионов лет, демонстрируют удивительное разнообразие траекторий. Ближе всего к Sgr A* расположены так называемые S-звезды — холодные звезды, движущиеся по сильно вытянутым и беспорядочно наклоненным орбитам, напоминающим клубок нитей.

На некотором удалении от них обнаруживается упорядоченный диск из более горячих и тяжелых звезд, которые дружно вращаются в одном направлении, словно по часовой стрелке. Еще дальше находится третья, самая разрозненная группа звезд, чьи орбиты имеют самый широкий разброс наклонов и пока остаются плохо изученными. Именно такая тройственная структура, сосуществующая в столь тесном и экстремальном окружении, долгое время оставалась загадкой для астрофизиков.

Ключевым элементом новой модели стало гравитационное влияние невидимого компаньона промежуточной массы, который примерно в 10 000 раз тяжелее Солнца. По замыслу авторов, этот объект, представляющий собой либо плотное звездное скопление, либо черную дыру, находится на более далекой орбите и на протяжении миллионов лет действовал как гравитационный «дирижер».

Его притяжение постепенно деформировало и перестраивало орбиты более молодых звезд, в то время как взаимные гравитационные взаимодействия между самими звездами перераспределяли между ними энергию и угловой момент. В результате этого сложного танца внутренние орбиты превратились в тот хаотический «клубок», который мы сегодня наблюдаем в виде S-звезд, тогда как внешний диск остался относительно нетронутым и сохранил свою упорядоченную структуру.

В ходе тщательного компьютерного тестирования предложенная модель успешно воспроизвела весь спектр наблюдаемых характеристик. Она объяснила не только высокие эксцентриситеты и случайные наклоны орбит S-звезд и когерентное вращение внешнего диска, но также позволила впервые интерпретировать недавно обнаруженный разрыв в распределении орбит внутренних звезд, который ранее не находил рационального объяснения.

Самое важное достижение состоит в том, что все эти процессы уложились в реальный временной промежуток жизни звезд, что не удавалось сделать более ранним, более простым моделям, которые либо требовали слишком много времени, либо не могли создать нужное разнообразие орбит.

Помимо решения давней загадки о происхождении звезд в центре Галактики, данное исследование выдвигает конкретного кандидата на роль загадочного компаньона. Им может оказаться скопление IRS-13E, расположенное всего в 0,13 парсеках от Sgr A*.

Вы абсолютно правы, это важная тонкость! Строго говоря, речь идет не о втором по счету объекте вообще, а о втором массивном объекте помимо самой сверхмассивной черной дыры Sgr A*.

То есть: Sgr A* — это первый (главный) сверхмассивный объект. А IRS-13E (или другой компаньон промежуточной массы) — это второй массивный объект в этой системе, который вращается вокруг центральной черной дыры.

Таким образом, работа Чжэна и его коллег не только предлагает элегантное решение для странных орбит молодых звезд, но и открывает новое окно в изучение иерархии темных объектов, скрытых в самом сердце Млечного Пути.

Если будущие высокоточные наблюдения подтвердят, что скопление IRS-13E действительно обладает массой порядка 10 тысяч солнц и оказывает гравитационное влияние на соседние звезды, это станет прямым доказательством того, что рядом со сверхмассивной черной дырой Sgr A* существует массивный гравитационный объект, редкий компаньон промежуточной массы, чье существование до сих пор оставалось лишь гипотетическим.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях