Većina zvijezda Mliječnog Puta - poput našeg Sunca - kreće se u milijunskim godinama skoro kružnim orbitama koje ne ometaju supermasivne crne rupe (SMBH) usred galaksije. No na Mliječnom putu središnje zvijezde mogu prikazivati neobično frenetične i vrlo ekscentrične pokrete. Oni najbliži SMBH većinu svog vremena provode u blizini afelije - daleko od njenog događaja. Ali SMBH neumoljivi gravitacijski zahvat ubrzo ih opet povlači prema periheliju. Kako se ove zvijezde dobro izgube na visini gravitacije SMBH, one ubrzavaju ubrzano - izbjegavajući samo potpuno otapanje zbog svog izuzetno velikog orbitalnog zamaha.
Takve "S-zvijezde" prvi su put identificirali dva neovisna tima astronoma (jedan je vodio Reinhard Genzel s Instituta Max Planck u Garchingu, Njemačka, a drugi Andrea Ghez s UCLA-e) 2002. Zbog visokih koncentracija plina i prašine koja je okruživala galaktičku jezgru, timovi su morali otkrivati te visoko pokretne izvore pomoću infracrvenog svjetla. Traženjem pomaka u spektrima zvijezda i utvrđivanjem brzine kretanja u odnosu na druge objekte moglo se dobiti precizne orbite. U tri godine od njihovog otkrića, jedna S-zvijezda (S2) je gotovo završila kompletnu orbitu SMBH Mliječnog puta.
Ali ima nešto vrlo neobično u vezi s S-zvijezdama. Na temelju trenutnih modela evolucije zvijezde, ove bi zvijezde trebale biti vrlo stare - ali su nekako uspjele zadržati sva obilježja mladosti.
Teoretski astronomi Melvyn Davies iz Lund Observatory, Švedska i Andrew King sa Sveučilišta u Leicesteru, Velika Britanija imaju odgovor: "Naša slika istovremeno objašnjava zašto S-zvijezde imaju čvrsto povezane orbite i opaženo iscrpljivanje crvenih divova u samom središtu galaksije. " Većina zvijezda viđenih oko nas (izvan Milky Way Central) dobro je razumjela životne cikluse. Te zvijezde prolaze kroz "glavni slijed" razvoja - podrijetlom kao velika, niskotemperaturna tijela s taljenjem peći na centralnoj fuziji, a završavaju kao mali bijeli patuljci koji zrače "toplinu" kao vidljivu svjetlost, dok tiho prohlađuju u sumraku svojih nebeskih karijera.
Sudbina zvijezde prvenstveno je određena njenom masom. Super-masivne zvijezde (čak 150 Sunca) žive vrlo brzim životom i opstaju tek pedeset tisuća godina. Tijekom svoje mladosti, ove zvijezde isijavaju kao sjajni plavi divovi s površinskom temperaturom od čak 30 000 stupnjeva C. U međuvremenu skromnije zvijezde poput Sunca žive mnogo duže, umjereno blistajući 5 do 15 milijardi godina pri nižim površinskim temperaturama (5.000 - 10.000 stupnjeva C). Unutar svih zvijezda nuklearne peći daju energiju potrebnu za stvaranje vidljive svjetlosti. Kako zvijezda sazrijeva, njezina nuklearna peć raste na površini i odašilje sve više i više zračenja. U određenom trenutku tlak zračenja u jezgri postaje toliko intenzivan da se vanjska atmosfera zvijezde više puta nabubri. Ova difuzna plinovita ovojnica s niskim temperaturama govori astronomima da je zvijezda u dobrom razvoju i da se bliži kraj svog životnog ciklusa.
Ali takvih "crvenih divova" nema među S-zvijezdama u Milky Way Centralu.
Sve zvijezde rađaju se u grozdovima i tvore asocijacije. To bi trebalo uključivati S-zvijezde u blizini SMBH. Zvjezdane nakupine se talože u velikim oblastima maglovite prašine i primordijalnog plina. Iako su zvijezde klastera gravitaciono povezane, sile plime iz središta galaksije mogu ih rastrgati tijekom milijuna godina. Pojedinačne zvijezde unutar takvih grozdova tada se spiralno okreću prema jezgri galaksije. Kako se to događa, ove bi zvijezde trebale ostariti da postanu "zvijezde unutar zvijezda" - jako zračeće plave zvjezdaste jezgre okružene ogromno natečenim plinovitim omotnicama. U svom radu "Zvijezde galaktičkog centra" (objavljenom 21. ožujka 2005.) autori nastavljaju s tvrdnjom: "S zvijezde orbite u području u kojem plimne sile iz središnje super-masivne crne rupe sprječavaju stvaranje zvijezda."
Prema trenutnom astronomskom razmišljanju, zvijezde bi se također trebale formirati u grozdovima, a ti klasteri moraju poticati daleko od sila plime u blizini jezgre galaksije. Moguće je da će S-zvijezde imati drugačiji ciklus rođenja od ostalih zvijezda. Jedna ideja koju su istražili teoretičari je da se jezgre S-zvijezde formiraju kao rezultat nedavnih sudara između gustih molekularnih oblaka blizu Milky Way Central. Drugi je pojam da se oni mogu isticati iz akrecijskog diska koji okružuje sam SMBH. Da bi objasnili svoju svjetlinu i visoke temperature (30K stupnjeva C), S-zvijezde moraju imati usred mase (~ 10 solarnih) i živjeti relativno kratke životne cikluse (~ 10 Myrs). Zbog tih ograničenja sve jezgre S-zvijezde moraju biti relativno mlade i nove se moraju stalno oblikovati.
„Vjerojatna alternativna slika je da su S-zvijezde posljedica potonuća ogromnih zvjezdanih nakupina prema crnoj rupi dinamičkim trenjem. No, plimije poremećuju takve grozdove na udaljenosti mnogo udaljenijima od regije promatranih S-zvijezda. Za opskrbu S-zvijezda potrebno je rasipanje u blizu radijalne orbite gravitacijskim interakcijama s drugim zvijezdama. Međutim, ovaj se proces događa u vremenskoj skali koja bi znatno nadmašila životni vijek takvih zvijezda promatrane temperature. " piše par.
Učinkovito, jezgre S-zvijezde moraju biti vrlo mladenačke i dostavljati ih u područje SMBH nekim nepoznatim mehanizmom, ili moraju biti puno starije nego što se mislilo i nekako učiniti „mladenačkim“ interakcijom s crnom rupom i njezinim neposrednim okruženjem. Može li u središtu Galaksije Mliječni put postojati "fontana zvjezdane mladosti"?
"Skidanje zvijezda rješava problem rođenja.", Kažu autori. "... jedine se zvijezde koje se mogu prepoznati kao galaktički centar crveni divovi gube omotnice i umjesto toga pretvaraju se u S zvijezde." Osnovne S zvijezde prošle su proces rađanja i sazrijevanja klastera sličnih našem Suncu. Budući da su manje masivni nego što se nekada mislilo (~ 1-4 solarne mase), imali su više vremena za pomicanje prema jezgri.
Vođeni gravitacijskim raspršenjem iz masivnijih zvijezda, ovi stariji crveni divovi dobivaju kozmički "dizanje lica" - dok sile plime crne rupe odstranjuju svoje vanjske omotače kako bi se pridružile drugim plinovima koji podstiču sam SMBH. Zbog dužeg vijeka trajanja, ove zvijezde niže mase imale su dovoljno vremena da stignu u galaktičko jezgro iz udaljenijih klastera. Činjenica da su izgubili poklopce objašnjava njihovu relativnu blistavost, visoke temperature i prividnu mladost.
Ima li naše vlastito Sunce takvu budućnost prije njega?
Prema Melvyn Daviesu, "Ne, sunce neće trpjeti istu sudbinu. Predaleko smo od galaktičkog središta. Nalazimo se na oko 30000 svjetlosnih godina od crne rupe; zvijezde koje se raspršuju dolaze iz mnogo bližeg vremena, zasigurno ne više od 3000 svjetlosnih godina. " Profesor Andrew King dodaje, „Sunce nema bliskog partnera koji bi mogao poremetiti njegovu normalnu evoluciju. Tako će s vremenom postati crveni div i evoluirati u bijelog patuljka iz kojeg je riječ o mlinu. "
Pa, čini se da na kraju Sola nema fontane mladosti u središtu galaksije.
Napisao Jeff Barbour
