A legtöbb Tejút csillag - mint például a saját Napunk - évek milliónyi körüli körpályán mozog, amelyet a galaxis közepén a szuper-masszív fekete lyuk (SMBH) nem zavar. De a Tejútnál a csillagok szokatlanul frenetikus és erősen excentrikus mozgásokat mutathatnak. Az SMBH-hoz legközelebb esõk idejük nagy részét aphelion közelében töltik - jóval távol az esemény horizontjától. De az SMBH könyörtelen gravitációs tapadása hamarosan ismét befelé vonzza őket a perihelion felé. Mivel ezek a csillagok elveszítik az alapját az SMBH gravitációjában, gyorsan felgyorsulnak - csak a teljes feloldódástól tudják elkerülni a rendkívül magas orbitális szögmozgásuk miatt.
Ezeket az „S-csillagokat” először két független csillagászcsoport azonosította (az egyiket Reinhard Genzel vezette a németországi Garchingben lévő Max Planck Intézetben, a másikot pedig Andrea Ghez az UCLA-ban) 2002-ben. A magas gáz- és A galaktikus magot körülvevő por miatt a csapatoknak infravörös fény alkalmazásával kellett felismerniük ezeket a rendkívül mobil forrásokat. A csillagok spektrumában eltolódások keresésével és annak meghatározásával, hogy a többi objektumhoz viszonyítva milyen gyorsan mozognak, pontos keringési pontokat lehet elérni. A felfedezésük óta eltelt három évben az egyik S-csillag (S2) majdnem befejezte a Tejút SMBH teljes pályáját.
De van valami nagyon sajátos az S-csillagoknál. A csillagok evolúciójának jelenlegi modellje alapján ezeknek a csillagoknak nagyon öregnek kell lenniük - de valahogy sikerült megőrizniük az ifjúság minden tulajdonságát.
Az elméleti csillagászok Melvyn Davies, a svéd Lund obszervatórium és Andrew King a leicesteri egyetemen, az Egyesült Királyságban válaszolnak: „A képünk egyszerre magyarázza, miért vannak az S-csillagok szorosan megkötött pályái, és a vörös óriások megfigyelhető kimerülése a közepén a galaxis. ” A legtöbb körülöttünk látható csillag (a Tejút Központon kívül) jól érti az életciklusokat. Ezek a csillagok áthaladnak a fejlődés „fő sorozatán” - nagyméretű, alacsony hőmérsékletű testekként gyulladnak össze központi fúziós kemencékkel, és véget érnek kis fehér törpék, amelyek „hőt” sugároznak a látható fényben, miközben csendesen lehűlnek égi karrierjük szürkületében.
A csillag sorsát elsősorban tömege határozza meg. A szuper-masszív csillagok (akár 150 Nap) nagyon gyors életet élnek, és mindössze ötven ezer évig életben maradnak. Ifjúságuk során ezek a csillagok ragyogó kék óriásokként jelennek meg, amelyek felszíni hőmérséklete akár 30 000 ° C. Időközben a szerényebb csillagok, például a Nap sokkal hosszabb ideig élnek, 5-15 milliárd évig mérsékelten ragyognak alacsonyabb felszíni hőmérsékleteken (5000–10 000 fok). C). Az összes csillagban a nukleáris kemencék biztosítják a látható fény létrehozásához szükséges energiát. A csillag érésével a nukleáris kemence felületén növekszik, és egyre több sugárzást bocsát ki. Egy bizonyos ponton a központi sugárnyomás olyan intenzívvé válik, hogy a csillag külső légköre sokszor megduzzad. Ez a diffúz, alacsony hőmérsékletű gáznemű burkolat azt mondja a csillagászoknak, hogy egy csillag kor előrehaladtával előrehalad és életciklusának vége felé közeledik.
De a Milky Way Centralban az S-csillagok között nincs ilyen „vörös óriás”.
Az összes csillagot klaszterek és asszociációk alkotják. Ennek tartalmaznia kell az S-csillagokat az SMBH közelében. A csillagfürtök csoportként csapódnak ki a ködpor és az ősgáz nagy részeiből. Bár a klasztercsillagok gravitációs összeköttetésben vannak egymással, a galaxis közepétől érkező árapály-erők több millió év alatt elválaszthatják őket. Az ilyen csillagokon belüli egyes csillagok azután a spirál felé fordulnak, a galaxis magja felé. Amint ez bekövetkezik, ezeknek a csillagoknak „csillagokon belüli csillagokká” válik öregedésükre - erősen sugárzó kék csillagmagok, amelyeket óriási mértékben duzzadt gáznemű vörös-óriás borítékok borítanak. A galaktikus központ csillagai (2005. március 21-én közzétett) cikkükben a szerzők azt mondják: „Az S csillagok körüli pályán helyezkednek el, ahol a központi szuper-masszív fekete lyukból származó árapály erők megakadályozzák a csillagok kialakulását.”
A jelenlegi csillagászati gondolkodás szerint az S-csillagoknak klaszterekben is kialakulniuk kell, és ezeknek a klasztereknek jó távolságra kell lenniük a galaxismag közelében elhelyezkedő árapályos erőktől. Természetesen lehetséges, hogy az S-csillagok eltérő születési ciklusúak legyenek, mint a többi csillag. Az egyik elképzelés, amelyet a teoretikusok feltártak, az, hogy a S-csillagok a Milky Way Central közelében található sűrű molekuláris felhők közötti közelmúltbeli ütközések eredményeként alakulnak ki. Egy másik gondolat az, hogy kiszorulhatnak a magát az SMBH-t körülvevő akkripciós lemezből. Világosságuk és magas hőmérsékleteik (30 K fok) figyelembevételével az S-csillagoknak köztes tömegűeknek kell lenniük (~ 10 napenergia) és viszonylag rövid életciklusnak kell lenniük (~ 10 myrs). Ezen korlátok miatt az S-csillagok mindegyikének viszonylag fiatalnak kell lennie, és állandóan újaknak kell kialakulniuk.
„Valószínű alternatív kép az, hogy az S-csillagok hatalmas csillagfürtöknek a fekete lyuk felé történő, dinamikus súrlódással történő elsüllyedéséből származnak. Az árapályok azonban az ilyen klasztereket sokkal távolabb távolítják el, mint a megfigyelt S-csillagok területe. Az S-csillagok ellátása megköveteli a sugárirányú pályákra való szétszóródást más csillagokkal való gravitációs kölcsönhatások révén. Ez a folyamat azonban egy olyan ütemtervben zajlik, amely jelentősen meghaladja az ilyen csillagok fő megfigyelt élettartamát a megfigyelt hőmérsékleteknél. ” írja a pár.
Valójában a mag S-csillagoknak vagy nagyon fiatalosnak kell lenniük, és valamilyen ismeretlen mechanizmus útján kell bejutniuk az SMBH régiójába, vagy sokkal idősebbeknek kell lenniük, mint gondolnánk, és valahogy „fiatalosnak” kell lenniük, miközben kölcsönhatásba lépnek a fekete lyukkal és annak közvetlen környezetével. Lehet-e egy „csillagfiatalság szökőkútja” a Tejút-galaxis központjában?
"A csillagok eltávolítása megoldja a születési problémát." - mondják a szerzők. "... az egyetlen olyan csillag, amely potenciálisan azonosítható a Galaktikus Központ vörös óriásaival, elveszíti borítékát, és S csillagokká alakul." Az S-csillagok a Napsugárzáshoz hasonló klaszter születési és érési folyamaton mentek keresztül. Mivel lehet, hogy kevésbé hatalmasak, mint gondoltuk (~ 1-4 napelemes tömeg), több idejük volt a mag felé mozogni.
A hatalmasabb csillagok gravitációs szétszórása révén ezek az öregedő vörös óriások kozmikus „arc-emelőt” kapnak - miközben a fekete lyuk árapályos erői eltávolítják külső burkolataikat, hogy csatlakozzanak más gázokhoz, amelyek az SMBH-t táplálják. A többször gondolkodó hosszú élet miatt ezeknek az alacsonyabb tömegű csillagoknak elég idejük volt arra, hogy távolabbi klaszterekből érkezzenek a galaktikus maghoz. Az a tény, hogy elvesztették a lepelét, magyarázza a relatív fényességet, a magas hőmérsékletet és a látszólagos ifjúságot.
Van-e saját Napunknak ilyen jövője előtte?
Melvyn Davies szerint: „Nem, a nap nem fogja ugyanazt a sorsot szenvedni. Túl messze vagyunk a galaktikus központtól. Körülbelül 30000 fényévre vagyunk a fekete lyuktól; a szétszóródó csillagok sokkal közelebb jöttek, természetesen nem több, mint körülbelül 3000 fényév alatt. ” Andrew King professzor hozzáteszi: „A Napnak nincs olyan közeli társa, amely megzavarhatja a normális fejlődését. Tehát végül vörös óriássá válik, és a malomfutó törpévé válik. ”
Nos, úgy tűnik, hogy Sol számára a galaxis közepén nincs ifjúsági szökőkút.
Jeff Barbour írta
