Новые звезды формируются в неудобной близости от сверхмассивной черной дыры Млечного Пути

Фото из открытых источников

Астрономы, исследующие звездное скопление возле Sgr A*, сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, обнаружили, что в скоплении есть несколько необычно молодых членов для его местоположения. Это трудно объяснить, поскольку область, расположенная так близко к мощной черной дыре, наполнена мощным излучением и находится под влиянием чрезвычайно мощной гравитационной силы черной дыры. Согласно нашему пониманию звездообразования, молодых звезд там быть не должно.

 

Скопление называется IRS 13, и астрономы ломают голову над ним уже много лет. Иногда его называют GCIRS 13, что означает Галактический Центр. Здесь находятся огромные звезды, в том числе звезды Вольфа-Райе, массивные и горячие звезды своего класса. Для скопления, особенно такого близкого к СМЧД, IRS 13 имеет исключительно высокую плотность звезд.

 

Новое исследование, которое с коллегами провел доктор Флориан Пайскер из Института физики Кёльнского университета, показывает, что возраст звезд составляет всего несколько миллионов лет и меньше, что по звездным меркам очень молодо. В скоплении также было обнаружено 33 новых, ранее неизвестных объекта. Исследователи предполагают, что многие звезды IRS 13 образовались где-то еще, а затем скопление было притянуто к Sgr A*. Это спровоцировало второй эпизод звездообразования. Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal. 

 

IRS 13 находится всего в 0,15 парсеках от Стрельца А*, или примерно в половине светового года. Это необычайно близко. Этот регион является оживленным местом, и астрономы десятилетиями работали над более тщательным изучением галактического центра. Когда эта группа исследователей более внимательно изучила IRS 13, они обнаружили, что 33 недавно образовавшиеся звезды, называемые молодыми звездными объектами (YSO), расположены только в одной части скопления. И все, кроме одного, из 33 новых YSO огромны.

 

Есть несколько камней преткновения, с которыми сталкиваются астрономы, пытающиеся понять IRS 13 и то, как она образовалась. Большая часть того, что находится внутри скопления, покрыта густым газом и пылью. В скоплении есть два различных поколения звезд, а также есть структура диска, содержащая самые молодые звезды. Как все это сочетается?

 

Другая трудность заключается в том, что YSO в скоплении излучают разные типы радиации из разных мест. Чтобы обнаружить разные диапазоны излучения, нужны разные телескопы. Чтобы лучше понять их, исследователи провели многоволновой фотометрический анализ света, исходящего от YSO.

 

После интенсивного изучения различными группами астрономов на протяжении многих лет и еще большего количества наблюдений Пайскера и его коллег исследователи полагают, что смогут объяснить, что такое IRS 13 и как оно сформировалось.

 

IRS 13, вероятно, мигрировала в сторону Стрельца A* из-за взаимодействия с другими скоплениями, межзвездной средой и других внутренних процессов. На определенном расстоянии она была притянута к СМЧД мощной гравитацией объекта. Скопление окружено пылью и газом, образовалась головная ударная волна. Повышенная плотность головной ударной волны спровоцировала второй эпизод звездообразования в скоплении. Это объясняет, почему молодые звезды оказались в топе.

 

Астрономы наблюдали IRS 13 и всю область вблизи Стрельца А* на протяжении десятилетий. Фактически, СМЧД была открыта путем отслеживания движения группы звезд, называемой S-скоплением, члены которой также моложе, чем ожидалось. Их весьма эксцентричные орбиты указывали на присутствие чего-то массивного. Это исследование может наконец объяснить молодой возраст звезд в галактическом центре.

 

«Анализ IRS13 и сопровождающая его интерпретация скопления — это первая попытка разгадать тайну десятилетней давности о неожиданно молодых звездах в Галактическом центре», — сказал доктор Пайскер. «Помимо IRS13, существует звездное скопление, так называемое S-скопление, которое находится еще ближе к черной дыре и также состоит из молодых звезд. Они также значительно моложе, чем это было бы возможно согласно общепринятым теориям».

 

JWST также внес свой вклад в это исследование, представив свой мощный спектрометр NIRSPEC, который может наблюдать 100 объектов одновременно. Часть наблюдательного времени телескопа уже была отведена на наблюдение за галактическим центром. При наблюдении за YSO в IRS 13 было обнаружено сильное водопоглощение. Водяной лед обычно находится в пылевых дисках вокруг YSO, потому что они не очень горячие. Обнаружение там водяного льда является еще одним свидетельством молодого возраста объектов.

 

Установив природу IRS 13 и ее членов, Пайскер и его коллеги в этой работе, возможно, сделали то, что не смогли сделать другие исследователи. Возможно, они объяснили не только IRS 13, но и другие звезды, находящиеся в центре Млечного Пути. И их результаты, вероятно, применимы и к другим галактикам с СМЧД.

 

«Звездное скопление IRS13, похоже, является ключом к разгадке происхождения плотного звездного населения в центре нашей галактики», — сказал второй автор исследования доктор Михал Заячек из Университета Масарика в Брно (Чехия) «Мы собрали обширные доказательства того, что очень молодые звезды в радиусе действия сверхмассивной черной дыры могли образоваться в звездных скоплениях, таких как IRS13. Это также первый раз, когда нам удалось идентифицировать звездные популяции разного возраста – горячие звезды главной последовательности и молодые зарождающиеся звезды – в скоплении так близко к центру Млечного Пути».