Новые наблюдения и моделирования, проведенные группой ученых под руководством MPE, показали, что массивная двойная звезда вблизи центра нашей Галактики является причиной образования ряда загадочных газовых облаков — компактных скоплений газа, способствующих питанию сверхмассивной черной дыры Стрелец А*.
Гравитационные условия в центре нашей Галактики
Центр нашей Галактики — очень плотная и динамичная область. В ее сердце расположена сверхмассивная черная дыра Стрелец А* (Sgr A*), окруженная звездами, газом и пылью, движущимися под действием сильнейших гравитационных сил. Это окружение является природной лабораторией для изучения поведения вещества вблизи черной дыры и механизмов поступления в такие объекты нового вещества.
За последние 20 лет астрономы с помощью инфракрасных наблюдений обнаружили несколько компактных газовых облаков вблизи Sgr A*. Эти скопления являются важными подсказками для понимания того, как газ может, в конце концов, попасть в черную дыру. Однако их точное происхождение и формирующие их физические процессы остаются неопределенными.
Семейство газовых облаков G возле черной дыры
В 2012 году астрономы обнаружили первое компактное ионизированное газовое облако под названием G2. Она имеет массу, равную нескольким земным, и излучает свет от водорода и гелия, что типично для горячего пылевого газа. G2 двигается по удлиненной орбите вокруг Sgr A* и имеет слабую структуру — хвост, G2t. Просмотр предыдущих наблюдений обнаружил подобный объект, движущийся G1 по схожей орбите.
G1, G2 и G2t были определены как более плотные скопления в пределах общего газового потока. Умеренные колебания плотности могут создавать впечатление скученности, поскольку яркость облака возрастает пропорционально квадрату ее плотности. Недавно ученые обнаружили, что газ из хвоста G2 уплотнился в третье компактное скопление, движущееся подобной траекторией; его можно было бы назвать G3, если бы это название уже не было присвоено другому объекту. Вместе эти объекты образуют целостную структуру — струю G1–2–3 — отслеживающую материал, протекающий через центр Галактики.
Расчеты показывают, что падение одного такого скопления, масса которого примерно равна массе Земли, раз в десять лет может обеспечить достаточно материала для поддержания текущей активности Sgr A*. Поэтому понимание механизмов образования этих скоплений является ключом к объяснению того, как черная дыра получает топливо.
Анализ орбит движения газовых облаков
Ученые выдвинули несколько гипотез относительно происхождения: звездные ветры от массивных звезд, взрывные явления, такие как новые, или приливные срывы со стороны Sgr A*. Чтобы проверить эти гипотезы, международная команда под руководством MPE использовала спектрографы SINFONI и ERIS с адаптивной оптикой, которые обеспечивают высокое разрешение инфракрасной спектроскопии. Сосредоточившись на линии излучения водорода Брекетта-γ, они реконструировали орбиты трех облаков на основе их положений и скоростей.
Анализ показал, что G1, G2 и G2t двигаются по орбитам с почти одинаковой ориентацией и формой. Вероятность того, что три не связанных между собой объекта имеют такие специфические орбитальные параметры, ничтожно мала. Это указывает на общее происхождение всех трех скоплений.
Двойная звезда как создатель газовых облаков
Проследив движение газовой струи назад в пространстве и ее радиальную скорость, исследователи определили вероятный источник: массивную двойную контактную звезду IRS 16SW, расположенную в диске молодых светил, вращающихся по часовой стрелке вокруг Sgr A*. Незначительные отличия между орбитами облаков G можно объяснить собственным орбитальным движением этой двойной звезды.
Гидродинамическое моделирование еще больше подтверждает этот вывод. Они показывают, что скопления газа могут образовываться там, где звездные ветры от двойной звезды сталкиваются с окружающей средой, создавая ударную волну между двумя светилами. Там газ накапливается и сжимается, отрываясь отдельными скоплениями, двигающимися внутрь — как это наблюдается в струе G1–2–3.
Эти результаты свидетельствуют о том, что звездные ветры от массивных звезд в центре Галактики могут постоянно поставлять материал в черную дыру. Результат объединяет эволюцию звезд, динамику газа и питание черной дыры в одну цельную картину, показывая, как образование светил и рост черной дыры могут быть связаны даже в нашей Галактике.
По материалам: phys.org
