У центрі нашої галактики лежить регіон, де приблизно 10 мільйонів зірок зібрано всього в 1 парсек (3,25 світлових років) космосу. В центрі цього лежить надмасивна чорна діра (SMBH), відома як Стрілець А *, яка має масу понад 4 мільйони Сонця. Десятиліттями астрономи намагаються краще ознайомитися з цим регіоном у надії зрозуміти неймовірні сили на роботі та те, як вони вплинули на еволюцію нашої галактики.
Те, що вони знайшли, включає низку зірок, які орбітають дуже близько до Стрільця A * (як S1 і S2), які використовувались для перевірки теорії загальної відносності Ейнштейна. А нещодавно команда Галактичної організації Orbit Initiative UCLA виявила низку компактних об'єктів, які також обертаються навколо SMBH. Ці об'єкти виглядають як газові хмари, але поводяться як зірки, залежно від того, наскільки вони близькі за своєю орбітою до Стрільця A *.
Дослідження, що описує їхні висновки, яке нещодавно з’явилось у журналі Природа, очолювала доктор Анна Чюрло з Каліфорнійського університету, Лос-Анджелес (UCLA). Як вони вказують у своєму дослідженні, ці об'єкти обходять навколо СМББ нашої галактики період від 100 до 1000 років. Ці об'єкти виглядають компактно більшу частину часу, але розтягуються, коли вони знаходяться в найближчій точці своєї орбіти до чорної діри.
Їх робота ґрунтується на близько п’ятнадцяти років спостережень, які виявили все більше й більше цих об’єктів поблизу центру нашої галактики. Перший об’єкт (пізніше названий G1) був виявлений у 2005 році командою під керівництвом Андреа Гез, Лорен Б. Лейхтман та Артура Е. Левіна, професора астрофізики, директора групи галактичних центрів UCLA та співавтора цього дослідження.
Це було здійснено у 2012 році, коли проф. Гез та її колеги знайшли другий об'єкт (G2), який наблизився до Стрільця A * у 2014 році. Спочатку G1 та G2 вважали газовими хмарами, поки вони не зробили найближчий підхід до Стрільці A * s і не були подрібнені гравітаційним потягом SMBH (що зазвичай відбувається із газовими хмарами, коли наближається до чорної діри). Як пояснив Гез:
«На момент найближчого підходу G2 мав справді дивний підпис. Ми бачили це раніше, але це не виглядало занадто своєрідно, поки він не наблизився до чорної діри і не став видовженим, і значна частина газу розірвалася. Він пішов від досить нешкідливого об'єкта, коли він був далекий від чорної діри до тієї, яка була дійсно розтягнута і спотворена при найближчому її підході і втратила зовнішню оболонку, а тепер знову стає більш компактною ».
У 2018 році доктор Куїрло та міжнародна команда астрономів (до складу якої входив професор Гез) використали дані, зібрані W.M. за дванадцять років. Обсерваторія Кека та технологія адаптивної оптики (яку проф. Гез допоміг піонеру) визначити ще три з цих об'єктів (G3, G4 та G5) поблизу центру галактики. З цього часу в цьому регіоні було виділено шість об'єктів (G1 - G6).
У цьому останньому дослідженні команда під керівництвом доктора Куїрло використовувала 13 років даних про ближнє інфрачервоне дослідження, отриманих W.M. Інтегральний спектрометр OSIRIS Кека Кека для дослідження орбіт цих шести об'єктів. Астрономам цікаво вивчати ці об’єкти, оскільки вони дають астрономам можливість випробувати загальну відносність - те, що проф. Гез та її колеги робили влітку 2019 року.
І як пояснив Марк Морріс - професор фізики та астрономії та співавтор дослідження, доля цих об’єктів - це те, що астрономи хочуть знати, оскільки воно очікувало досить вражаюче.
"Одна з речей, яка викликала у всіх хвилювань щодо G об'єктів, - це те, що речі, які витягуються з них припливними силами, коли вони проносяться центральною чорною дірою, неминуче повинні потрапляти в чорну діру", - сказав він. "Коли це станеться, можливо, вдасться створити вражаючий феєрверк, оскільки матеріал, з'їдений чорною дірою, буде нагріватися та випромінювати рясне випромінювання, перш ніж він зникне через горизонт події".
Під час спостереження за центральним регіоном Чумацького Шляху дослідницька група повідомила про існування шести об'єктів до цього часу. Однак вони також помітили, що хоча G1 і G2 мають дуже схожі орбіти, інші чотири об'єкти значно відрізняються. Це, природно, породжує питання про те, чи всі шість є подібним класом об'єктів, або G1 і G2 є переживаючими.
Звертаючись до цього, Гез та її колеги вважають, що всі шість об’єктів були бінарними зірками, які злилися через сильну гравітаційну силу SMBH. Цей процес зайняв би більше 1 мільйона років, і це може бути свідченням того, що бінарні злиття насправді є досить поширеними. Як пояснив Гез:
«Чорні діри можуть призвести до злиття двійкових зірок. Можливо, багато зірок, яких ми спостерігали і не розуміли, можуть бути кінцевим продуктом злиття, які зараз спокійні. Ми дізнаємось, як розвиваються галактики та чорні діри. Те, як бінарні зірки взаємодіють між собою та з чорною дірою, дуже відрізняється від взаємодії поодиноких зірок з іншими окремими зірками та з чорною дірою ".
Ще одне цікаве спостереження, про яке повідомила команда Геза ще у вересні 2019 року, - це той факт, що Стрілець А * росте яскравіше за останні 24 роки - це свідчить про те, що він споживає більше матерії. Аналогічно, розтягнення G2, яке спостерігалось у 2014 році, виявило, що він відтягує від нього газ, який, можливо, нещодавно споживав чорну діру.
Це може бути свідченням того, що зоряні злиття, що відбуваються в його околицях, живлять Стрільця А *. Останні спостереження також показали, що хоча газ із зовнішньої оболонки G2 різко розтягувався, пил, що містився всередині, не сильно розтягувався. Це означає, що щось тримало пил компактним, що є переконливим доказом того, що зірка могла знаходитися всередині G2.
За словами Чюрло, це відкриття стало можливим завдяки спостереженням, проведеним десятиліттями групи Галактичних центрів UCLA.
“Унікальний набір даних, який збирала група професора Геза протягом більше 20 років, це те, що дозволило нам зробити це відкриття. Зараз у нас є сукупність об’єктів "G", тому не варто пояснювати "разову подію", як G2 ".
Тим часом команда вже визначила кількох інших кандидатів, які могли б належати до цього нового класу об’єктів, і продовжує їх аналіз. Зрештою, це дослідження допоможе астрономам зрозуміти, що відбувається в більшості галактик і як взаємодія між зірками та СМБК у їх ядрах допомагає рухати їх еволюцію.
"Земля знаходиться в передмісті порівняно з центром галактики, який знаходиться приблизно за 26 000 світлових років", - сказав Гез. «Центр нашої галактики має щільність зірок в 1 мільярд разів вище, ніж наша частина галактики. Гравітаційний потяг настільки сильніший. Магнітні поля більш екстремальні. Центром галактики є місце, де відбувається екстремальна астрофізика - X-спорт астрофізики ».
