Un roi de stele tinere prăfuite găsite în jurul găurii negre centrale a galaxiei noastre

Vedete tinere fierbinți –

Stelele nu ar trebui să se formeze atât de aproape de gaura neagră, așa că ar trebui explicate.

Găurile negre supermasive sunt râvnitoare. Glumele de praf și gaz sunt predispuse să fie perturbate de turbulențe și radiații atunci când sunt trase prea aproape. Deci, de ce unii dintre ei orbitează pe marginea propriului monstru supermasiv al Căii Lactee, Sgr A*? Poate că aceste blob-uri misterioase ascund ceva.

După ce a analizat observațiile obiectelor prăfuite, o echipă internațională de cercetători, condusă de astrofizicianul Florian Peißker de la Universitatea din Köln, a identificat aceste aglomerări ca adăpostind potențial obiecte stelare tinere (YSO) învăluite de o ceață de gaz și praf. Și mai ciudat este că aceste stele infantile sunt mai tinere decât un grup neobișnuit de tineri și strălucitori de stele despre care se știe deja că orbitează Sgr A*, cunoscut sub numele de stele S.

Găsirea ambelor grupuri care orbitează atât de aproape este neobișnuită, deoarece stelele care orbitează în jurul găurilor negre supermasive sunt de așteptat să fie slabe și mult mai vechi. Peißker și colegii săi „renunțe la ideea în vogă de a clasifica [these] obiecte ca nori fără miez în câmpul de radiații energetice înalte al găurii negre supermasive Sgr A*”, după cum au spus într-un studiu publicat recent în Astronomy & Astrophysics.

Mai mult decât praf spațial

Pentru a-și da seama care ar putea fi obiectele din apropierea Sgr A*, cercetătorii au trebuit să excludă lucrurile care nu erau. Încorporate în plicuri de gaz și praf, ele mențin temperaturi deosebit de ridicate, nu se evaporă ușor și fiecare orbitează singură gaura neagră supermasivă.

Cercetătorii și-au determinat proprietățile chimice din fotonii pe care i-au emis, iar emisiile lor în infraroșu mediu și apropiat au fost în concordanță cu cele ale stelelor. Au folosit unul dintre ele, obiectul G2/DSO, ca studiu de caz pentru a-și testa ideile despre ceea ce ar putea fi obiectele. Luminozitatea ridicată și emisiile deosebit de puternice ale acestui obiect îl fac cel mai ușor de studiat. Masa sa este, de asemenea, similară cu masele stelelor cunoscute de masă mică.

YSO sunt stele de masă mică care au depășit faza de protostea, dar nu s-au dezvoltat încă în stele din secvența principală, cu nuclee care fuzionează hidrogenul în heliu. Aceste obiecte le place candidaților YSO, deoarece nu ar putea fi aglomerații de gaz și praf spațial. Norii gazoși fără obiecte în interior care să-i țină împreună prin gravitație nu ar putea supraviețui atât de aproape de o gaură neagră supermasivă pentru mult timp. Căldura sa intensă face ca gazul și praful să se evapore destul de repede, particulele excitate de căldură care se lovesc unele de altele și zboară în spațiu.

Echipa și-a dat seama că un nor comparabil ca dimensiune cu G2/DSO s-ar evapora în aproximativ șapte ani. O stea care orbitează la aceeași distanță de gaura neagră supermasivă nu ar fi distrusă la fel de repede din cauza densității și masei mult mai mari.

O altă clasă de obiecte care ar putea fi ipotetic – dar nu sunt – este o nebuloasă planetară compactă sau CPN. Aceste nebuloase sunt învelișurile exterioare de gaz în expansiune ale stelelor mici și medii aflate în chinurile lor finale ale morții. În timp ce CPN-urile au unele caracteristici comune cu stelele, puterea gravitației unei găuri negre supermasive le-ar desprinde cu ușurință învelișurile de gaz și le-ar rupe.

De asemenea, este puțin probabil ca YSO-urile să fie stele binare, chiar dacă majoritatea stelelor se formează în sisteme binare. Temperaturile arzătoare și turbulența SGR A* ar determina probabil migrarea stelelor care au făcut parte odată din binare.

Văzând stele

Observații ulterioare au determinat că unele dintre obiectele ascunse de praf sunt stele în curs de dezvoltare, iar altele sunt considerate a fi stele de un fel, dar nu au fost identificate definitiv.

Proprietățile care au făcut din G2/DSO un studiu de caz excepțional sunt, de asemenea, motivul pentru care a fost identificat ca YSO. D2 este un alt obiect cu luminozitate mare aproximativ la fel de masiv ca o stea de masă mică, care este ușor de observat în infraroșu apropiat și mediu. D3 și D23 au, de asemenea, proprietăți similare. Acestea sunt bloburile din apropierea găurii negre despre care cercetătorii cred că sunt cel mai probabil YSO.

Există și alți candidați care au nevoie de analize suplimentare. Acestea includ obiecte suplimentare care pot fi sau nu YSO, dar prezintă totuși caracteristici stelare: D3.1 și D5, care sunt greu de observat. Emisiile în infraroșu mijlociu ale lui D9 sunt deosebit de scăzute în comparație cu ceilalți candidați, dar încă se crede că este un tip de stea, deși posibil nu o YSO. Obiectele X7 și X8 prezintă ambele șoc în arc – unda de șoc care rezultă din împingerea vântului stelar al unei stele împotriva altor vânturi stelare. Dacă oricare dintre aceste obiecte este de fapt un YSO, rămâne necunoscut.

De unde au venit aceste obiecte prăfuite și cum s-au format nu se știe deocamdată. Cercetătorii sugerează că obiectele s-au format împreună în nori moleculari care cădeau spre centrul galaxiei. De asemenea, ei cred că, indiferent unde s-au născut, ei au migrat către Sgr A*, iar cei care se aflau în sisteme binare au fost despărțiți de imensa gravitație a găurii negre.

Deși este puțin probabil ca YSO-urile și potențialele YSO-uri să aibă originea în același grup ca și stelele S puțin mai vechi, ele ar putea fi totuși legate într-un fel. S-ar putea să fi experimentat călătorii similare de formare și migrație, iar stelele mai tinere ar putea ajunge în cele din urmă în același stadiu.

„În mod speculativ, sursele prăfuite vor evolua în stele S de masă mică”, a spus echipa lui Peißker în același timp. studiu.

Chiar și găurile negre arată mai bine cu un colier de diamante sclipitoare.

Astronomie și astrofizică, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202449729