Вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в сердце Млечного Пути движутся несколько групп молодых звезд возрастом всего несколько миллионов лет. Ближе всего расположены так называемые S-звезды — они движутся по очень вытянутым и хаотично ориентированным орбитам.
Чуть дальше находится плотный диск из вращающихся по часовой стрелке массивных О- и WR-звезд. Еще дальше располагаются молодые светила, чьи орбиты уже не укладываются в плоскость этого диска. Но если все эти звезды, как считается, сформировались примерно в одно время, почему их орбиты настолько различаются?
Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы построили модель, в которой все молодые звезды изначально сформировались в общем газовом диске — вращающемся скоплении газа вокруг Стрельца А*. Ключевую роль в дальнейшей эволюции сыграл дополнительный массивный объект — компактное скопление светил или черная дыра массой несколько десятков тысяч Солнц. Его гравитационное воздействие на протяжении миллионов лет постепенно перестраивало орбиты звезд.
Такого воздействия оказалось достаточно для естественного формирования трех наблюдаемых групп звезд. Те, что родились ближе всего к черной дыре, постепенно утратили упорядоченность и превратились в хаотично движущиеся S-звезды.
Светила на промежуточных расстояниях, в свою очередь, сохранили структуру исходного диска, хотя он стал заметно искривленным. Сильнейшему воздействию компаньона подверглись самые удаленные звезды: их орбиты сильно вытянулись и наклонились, в результате чего образовалась разреженная, наклоненная популяция за пределами основного диска.
По расчетам, гравитация массивного компаньона постепенно изменяла наклон и форму звездных орбит, а взаимное влияние самих светил дополнительно «перемешивало» их движение. Сочетание этих процессов позволило воспроизвести наблюдаемое распределение орбит много лучше, чем модели, в которых учитывался только один из них.
Дополнительно ученые проверили множество альтернативных сценариев, изменяя массу и орбиту предполагаемого компаньона, свойства газового диска и влияние релятивистских эффектов (Общей теории относительности). Лучшим совпадением с наблюдениями стал сценарий, в котором компаньон двигался по сильно наклоненной орбите относительно первоначального звездного диска. При отсутствии такого объекта или при слишком малом наклоне воспроизвести современную структуру молодых звезд не удалось.
Авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, отметили, что существование компаньона напрямую не доказано. Им может оказаться как промежуточная черная дыра, так и очень компактное звездное скопление. Проверить эту гипотезу помогут будущие высокоточные наблюдения за движением звезд.