Oko supermasivne crne rupe Sagittarius A* (Strijelac A*) kruže mlade, masivne zvijezde čije su putanje godinama bile jedan od najtežih problema u astronomiji središta Mliječne staze. Nova analiza sada nudi zajednički scenarij za tri naizgled nepovezane skupine zvijezda, od kaotičnih S-zvijezda do urednog diska vrućih zvijezda.
Zvijezde koje ne bi trebale izgledati kao jedna obitelj
U samom srcu Mliječne staze nalazi se Strijelac A* supermasivna crna rupa mase oko četiri milijuna Sunčevih masa. U njezinoj blizini astronomi promatraju skup mladih i masivnih zvijezda koje se ne ponašaju onako kako bi se očekivalo od tijela nastalih u istom okolišu.
Najbliže crnoj rupi nalaze se takozvane S-zvijezde. Riječ je o hladnijim zvijezdama koje se gibaju po vrlo izduženim putanjama, nagnutima u različitim smjerovima. Njihove orbite izgledaju gotovo kaotično.
Malo dalje od Strijelaca A* nalazi se skupina masivnijih i toplijih zvijezda koje se ponašaju sasvim drukčije. One kruže u obliku diska i većinom se gibaju u istom, kazaljkastom smjeru. Oko njih je još šira, raspršenija populacija zvijezda čije su orbite slabije određene i nagnute pod različitim kutovima.
Problem je u tome što su sve te zvijezde vrlo mlade u astronomskim mjerilima. Njihova starost ne prelazi približno 15 milijuna godina. To je premalo vremena za neka ranija objašnjenja, a njihove razlike bile su prevelike da bi se lako smjestile u jednostavnu priču o zajedničkom nastanku.
Plinski disk oko crne rupe kao početna točka
Xiaochen Zheng i njegov tim s Pekinške akademije znanosti i tehnologije predlažu scenarij u kojem sve tri skupine zvijezda imaju zajednički početak. U novom znanstvenom radu, autori tvrde da se današnja raznolikost njihovih orbita može objasniti jednim plinskim diskom oko središnje crne rupe i dugotrajnim gravitacijskim utjecajem masivnog pratitelja.
Prema njihovu modelu, mlade zvijezde nastale su istodobno iz jednog diska plina oko Strijelaca A*. Takav scenarij sam po sebi nije dovoljan, jer ne objašnjava zašto se dio zvijezda danas giba uredno, a dio po snažno izduženim i nasumično nagnutim orbitama.
Zato model uključuje još jedan važan sastojak: masivnog pratitelja u širem području oko crne rupe. To bi mogao biti gusti zvjezdani skup ili crna rupa srednje mase, tijelo ukupne mase oko 10.000 Sunčevih masa. Njegova gravitacija ne bi morala izravno razoriti sustav. Dovoljno je da tijekom milijuna godina polako mijenja putanje zvijezda.
U takvoj slici, vanjski disk zvijezda uglavnom zadržava svoj uredan oblik, dok se unutarnje zvijezde postupno razbacuju po ekstremnijim orbitama. Međusobna gravitacijska djelovanja zvijezda dodatno raspodjeljuju energiju i kutni moment, pa se najbliži dio sustava pretvara u skup S-zvijezda kakav se danas opaža.
Nevidljivi pratitelj mogao je oblikovati središte galaksije
Važan dio rada nije samo to što model može proizvesti različite vrste orbita. Autori navode da isti scenarij uspijeva objasniti nekoliko detalja odjednom: velike izduženosti orbita S-zvijezda, njihove nasumične nagibe, relativno očuvanu strukturu vanjskog diska i nedavno uočenu prazninu u raspodjeli orbita S-zvijezda.
To je ključno jer su raniji modeli obično objašnjavali samo dio slike. Neki su mogli proizvesti kaotične orbite blizu crne rupe, ali ne i očuvani disk dalje od nje. Drugi su nudili objašnjenje za disk, ali nisu imali dovoljno vremena da u kratkom životnom vijeku tih zvijezda stvore promatranu zbrku u unutarnjem dijelu sustava.
U Zhengovu modelu sve se događa unutar stvarne starosti zvijezda. Drugim riječima, nije potrebno pretpostaviti procese koji bi trajali dulje nego što same zvijezde postoje.
IRS-13E ulazi u središte priče
Najzanimljiviji mogući trag vodi prema zvjezdanom skupu IRS-13E, koji se nalazi oko 0,13 parseka od Strijelaca A*. Prema autorima, upravo bi taj objekt mogao biti gravitacijski pratitelj koji je tijekom vremena oblikovao putanje mladih zvijezda u galaktičkom središtu.
Ako je to točno, u neposrednom susjedstvu središnje crne rupe Mliječne staze možda se ne nalazi samo Strijelac A*, nego i još jedan masivan objekt čiji se utjecaj vidi kroz kretanje zvijezda oko njega.
Za potvrdu takve slike bit će potrebna preciznija promatranja IRS-13E, osobito njegova gibanja i unutarnje građe. Upravo bi ta mjerenja mogla pokazati krije li se u tom skupu dovoljno masivan objekt da objasni jedan od najdugovječnijih problema u proučavanju središta naše galaksije.