Новорожденная звезда рядом с черной дырой в центре Млечного Пути: она все-таки существует

Международная группа исследователей под руководством доктора Флориана Пайскера из Института астрофизики Кельнского университета обнаружила очень молодую звезду в стадии формирования вблизи сверхмассивной черной дыры Стрелец A* (Sgr A*) в центре нашего Млечного Пути. Звезде всего несколько десятков тысяч лет, что делает ее моложе человечества. Особенность молодой звезды X3a заключается в том, что теоретически она не должна существовать так близко к сверхмассивной черной дыре. Однако команда считает, что он образовался в пылевом облаке, вращающемся вокруг гигантской черной дыры, и опустился на свою нынешнюю орбиту только после того, как сформировался. Исследование «X3: массивный молодой звездный объект вблизи сверхмассивной черной дыры Sgr A*» опубликовано в The Astrophysical Journal.

Окрестность черной дыры в центре нашей Галактики обычно считается областью, характеризующейся высокодинамичными процессами и жестким рентгеновским и ультрафиолетовым излучением. Именно эти условия препятствуют образованию звезд, подобных нашему Солнцу. Поэтому долгое время ученые предполагали, что за периоды в миллиарды лет только старые, проэволюционировавшие звезды могут осесть за счет динамического трения в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Однако совершенно удивительно, что уже двадцать лет назад в непосредственной близости от Стрельца А* были обнаружены очень молодые звезды. До сих пор неясно, как эти звезды попали туда и где они образовались. Появление очень молодых звезд очень близко к сверхмассивной черной дыре называют «парадоксом молодости».

Новорожденная звезда X3a, которая в десять раз больше и в пятнадцать раз тяжелее нашего Солнца, теперь может сократить разрыв между звездообразованием и молодыми звездами в непосредственной близости от Sgr A*. X3a нужны особые условия для образования в непосредственной близости от черной дыры. Первый автор, доктор Флориан Пейскер, объяснил: «Оказывается, на расстоянии нескольких световых лет от черной дыры есть область, которая удовлетворяет условиям звездообразования. Эта область, кольцо из газа и пыли, достаточно холодна и защищена от разрушительного излучения». Низкие температуры и высокая плотность создают среду, в которой могут образовываться облака массой в сотни солнечных. Эти облака в принципе могут очень быстро двигаться в направлении черной дыры из-за столкновений облаков и рассеяния, которые удаляют угловой момент.

Кроме того, в непосредственной близости от молодой звезды образовались очень горячие сгустки, которые затем могли быть аккрецированы X3a. Таким образом, эти сгустки также могут способствовать тому, что X3a в первую очередь достигает такой высокой массы. Однако эти глыбы — лишь часть истории формирования X3a. Они до сих пор не объясняют его «рождение».

Ученые предполагают следующий сценарий: защищенное от гравитационного воздействия Sgr A* и интенсивного излучения достаточно плотное облако могло образоваться во внешнем газопылевом кольце вокруг центра Галактики. Это облако имело массу примерно в сотню солнц и под действием собственной гравитации сжалось в одну или несколько протозвезд. «Это так называемое время падения примерно соответствует возрасту X3a», — добавил Пайскер. Наблюдения показали, что существует множество таких облаков, которые могут взаимодействовать друг с другом. Поэтому вполне вероятно, что облако время от времени падает на черную дыру.

Этот сценарий также подходит для фазы звездного развития X3a, которая в настоящее время превращается в зрелую звезду. Поэтому вполне вероятно, что газопылевое кольцо действует как место рождения молодых звезд в центре нашей Галактики. Доктор Михал Заячек из Университета Масарика в Брно (Чехия), соавтор исследования, пояснил: «Благодаря своей большой массе, примерно в десять раз превышающей массу Солнца, X3a является гигантом среди звезд, и эти гиганты очень быстро эволюционируют в сторону зрелость. Нам посчастливилось обнаружить массивную звезду посреди околозвездной оболочки в форме кометы. Впоследствии мы определили ключевые особенности, связанные с молодым возрастом, такие как компактная околозвездная оболочка, вращающаяся вокруг него».

Поскольку подобные пылевые и газовые кольца можно найти и в других галактиках, описанный механизм может быть применим и там. Поэтому многие галактики могут содержать в своих центрах очень молодые звезды. Запланированные наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА или Чрезвычайно большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили позволят проверить эту модель звездообразования для нашей Галактики, а также другие.