Чёрная дыра Млечного Пути поглотила всех красных гигантов вокруг себя?

Джет чёрной дыры
На этой иллюстрации показана чёрная дыра, испускающая струи быстро движущейся плазмы. Авторы и права: NASA’s Goddard Space Flight Center.

В начале 1990-х годов астрономы заметили тревожное отсутствие красных гигантских звёзд в центре Млечного Пути.

Было множество теорий, объясняющих это отсутствие, и теперь новая теория предлагает нечто поистине пугающее: массивная струя, запущенная из сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики, уничтожила всех красных гигантов, которые встретились на её пути.

Не вижу красных

Ещё в 1990 году астроном Крис Скеллгрен наблюдал значительный недостаток окиси углерода (CO) в свете звёзд вблизи центра галактики. CO наиболее часто встречается в верхних слоях атмосфер красных гигантских звёзд. С тех пор были проведены более подробные наблюдения для изучения отдельных звёзд, и осталась та же проблема: в центре галактики отсутствовали красные звёзды-гиганты.

Стадия красного гиганта – это самый последний этап жизни солнцеподобной звезды. Когда такие звёзды перестают синтезировать водород в своих ядрах, они разбухают и становятся красными, чем и объясняется их название. Эти гиганты встречаются по всему диску Млечного Пути. У нас даже есть несколько ближайших соседей, в том числе Бетельгейзе, которая находится всего в 646 световых годах от нас.

Бетельгейзе
Это изображение, полученное с помощью инструмента VISIR на Очень Большом Телескопе, показывает инфракрасный свет, излучаемый пылью, окружающей Бетельгейзе в декабре 2019 года. Авторы и права: ESO / P. Kervella / M. Montargès et al / Eric Pantin.

Так почему же в центре нашей галактики отсутствуют красные гиганты? За прошедшие годы астрономы выдвинули множество интересных идей. Большинство этих идей сосредоточены на Стрельце A*, сверхмассивной чёрной дыре, находящейся в центре нашей галактики. Эта чёрная дыра массивна, её масса более чем в 4,5 миллиона раз превышает массу Солнца, и, естественно, она является большим хулиганом в этой части галактического пространства.

С такой массой Стрелец A* может нанести любой ущерб, какой пожелает, включая нарушение нормальной популяции красных гигантов. Например, из-за своей чрезвычайной гравитации Стрелец A* может разрывать звёзды. Так что, если красный гигант подойдёт слишком близко, его просто разорвут в клочья.

Или, может быть, красные звёзды-гиганты сталкиваются с какими-либо другими остатками около центра галактики. Логово Стрельца A* усеяно обломками бесчисленных звёзд, собранных вместе в относительно небольшом объёме, поэтому красным гигантам нужно перемещаться там с особой осторожностью.

Стрелец A
G-объекты, вращающиеся вокруг сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в представлении художника. Авторы и права: Jack Ciurlo.

В другом сценарии, объясняющем их отсутствие, более мелкие чёрные дыры (или другие массивные объекты) могут попасть в гравитационную ловушку Стрельца A*. Падая внутрь, они могут выталкивать более мелкие объекты (а по сравнению с чёрными дырами красные гиганты действительно малы) из области ядра галактики.

Зона взрыва

Но ни один из этих сценариев не является полностью удовлетворительным. Почему в результате этих процессов должны уничтожаться только красные гиганты, а не звёзды меньшего размера? В ответ группа астрономов предложила нечто новое: смертельный луч-убийца.

Я не придумываю это, вы сами можете ознакомиться с их статьёй, недавно появившейся в журнале препринтов arXivOrg.

Сверхмассивные черные дыры, такие как Стрелец A*, могут запускать массивные струи излучения и частиц высоких энергий. Струи выбрасываются не самими чёрными дырами – чёрные дыры не способны испускать ни одного фотона, не говоря уже о гигантской струе, – а газом и пылью, которые кружатся вокруг них внутри аккреционного диска. Эти диски характеризуются сильными электрическими и магнитными полями (они также являются одними из самых ярких объектов во всей Вселенной), и эти поля могут заставить частицы течь вокруг чёрной дыры, а также формировать струи или джеты.

Эти джеты поистине потрясающие. Когда гигантская чёрная дыра активно питается новым материалом, она может запускать струи, которые достигают протяжённости в десятки тысяч световых лет, полностью покидая свои родительские галактики.

Активное галактическое ядро
Иллюстрация, показывающая высокоскоростные джеты, вырывающиеся из сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре спиральной галактики. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / L. Calçada, ESO.

У нашего собственного Стрельца A*, возможно, был такой эпизод в последние несколько миллионов лет, о чём свидетельствуют так называемые пузыри Ферми. Эти пузыри представляют собой тонкие, но обширные области светящихся в гамма-спектре частиц высоких энергий (отсюда и их название, поскольку они были впервые обнаружены космическим гамма-телескопом “Ферми”). Астрономы считают, что эти пузыри образовались в результате сильного истечения струи, исходящей от Стрельца A*.

И если бы вы были красной гигантской звездой, которая оказалась на пути этого джета, это были бы очень плохие для вас новости.

Физика здесь относительно проста. Красные гиганты большие, но их атмосферы относительно слабо связаны со звёздами. Джеты, запускаемые сверхмассивными чёрными дырами, содержат потоки частиц, движущиеся почти со скоростью света.

Когда красный гигант пересекает путь струи, джет способен сорвать внешние слои атмосферы звезды, оставляя после себя сгоревшую оболочку – относительный пепел по сравнению с той великолепной звездой, которой она когда-то была.

Пузыри Ферми
Гигантские пузыри Ферми видны только в гамма-диапазоне. Авторы и права: NASA Goddard.

Повторяясь снова и снова, струя могла уничтожить всех красных гигантов возле Стрельца A*. В сочетании с другими процессами, такими как случайное столкновение красного гиганта с чёрной дырой (которое было бы зрелищно наблюдать, но которое убило бы красного гиганта), приливное разрушение красных гигантов (когда звезда разрывается экстремальной гравитацией сверхмассивной чёрной дыры ), и красные гиганты, проникающие через аккреционный диск (что совсем неудобно), это могло бы объяснить отсутствие красных гигантов в центре галактики.

Но в настоящее время Стрелец А* не питается. У него нет сильной струи. Пузыри не образуются. Событие, которое привело к появлению пузырей Ферми, благополучно осталось в прошлом. Может случиться так, что последний большой эпизод формирования струи убил всех ближайших красных гигантов, но это не могло остановить образование новых гигантов.

Возможно, если мы подождём несколько миллионов лет – а Стрелец А* будет дремать, – мы сможем увидеть восстановление популяции гигантов в центре нашей галактики.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.