Useimmat Linnunradan tähdet - kuten oma aurinko - liikkuvat miljoonien vuosien pituisilla ympyränmuotoisilla kiertoradalla, joita häiritsee supermassiivinen musta aukko (SMBH) galaksin keskellä. Mutta Linnunradan keskustassa tähdet voivat näyttää epätavallisen raivoisilta ja erittäin eksentrisiltä liikkeiltä. SMBH: lle lähimmät viettävät suurimman osan ajastaan lähellä aphelionia - kaukana sen tapahtumahorisontista. Mutta SMBH: n säälimätön gravitaatioarvo vetää heidät pian sisäänpäin kohti perhelionia. Kun nämä tähdet menettävät asemansa SMBH: n painovoimassa hyvin, ne kiihtyvät nopeasti - vain karkaavat täydellisen liukenemisen johtuen niiden erittäin korkeasta kiertoradan kulmavirrasta.
Tällaiset ”S-tähdet” tunnistivat ensin kaksi riippumatonta tähtitieteilijäryhmää (yhden johti Reinhard Genzel Max Planck -instituutissa Garchingissa, Saksa ja toisen Andrea Ghez UCLA: ssa) vuonna 2002. Suurien kaasupitoisuuksien ja galaktisen ytimen ympäröimä pöly, joukkueiden oli havaittava nämä erittäin liikkuvat lähteet infrapunavalon avulla. Etsimällä muutoksia tähtien spektrissä ja määrittämällä kuinka nopeasti ne liikkuivat suhteessa muihin kohteisiin, voidaan saada tarkat kiertoradat. Kolme vuotta heidän löytämisensä jälkeen yksi S-tähti (S2) on melkein valmistunut Linnunradan SMBH: n täydellisen kiertoradan.
Mutta S-tähdellä on jotain hyvin erikoista. Tähtien kehityksen nykyisten mallien perusteella näiden tähtien pitäisi olla hyvin vanhoja - mutta ne ovat jotenkin onnistuneet säilyttämään kaikki nuoruuden ominaisuudet.
Teoreettisilla tähtitieteilijöillä Melvyn Daviesilla Lundin observatoriosta Ruotsista ja Andrew Kingilla Leicesterin yliopistosta Yhdistyneestä kuningaskunnasta on vastaus: ”Kuvasi selittää samanaikaisesti, miksi S-tähdet kiertävät tiukasti, ja punaisten jättiläisten havaittua ehtymistä aivan keskustassa galaksista. ” Useimmat tähdet (Linnunradan keskustan ulkopuolella) nähneet tähdet ovat hyvin ymmärtäneet elinkaaren. Nämä tähdet kulkevat kehityksen ”pääsekvenssin” läpi - ne ovat lähtöisin suurina, matalissa lämpötiloissa olevina kappaleina, joissa on haisevia keskifuusiouuneja ja päättyvät pieninä valkoisina kääpiöinä, jotka säteilevät ”lämpöä” näkyvänä valona ja jäähtyvät hiljaisesti taivaallisen uransa hämärään.
Tähteen kohtalon määrää ensisijaisesti sen massa. Erittäin massiiviset tähdet (jopa 150 aurinkoa) elävät erittäin nopeasti ja hengissä vain viisikymmentätuhatta vuotta. Nuortensa aikana nämä tähdet esiintyvät loistavina sinisinä jättiläisinä, joiden pintalämpötila on jopa 30 000 astetta. Samaan aikaan vaatimattomammat tähdet, kuten aurinko, elävät paljon kauemmin, hehkuvat maltillisesti 5–15 miljardia vuotta alhaisemmissa pintalämpötiloissa (5 000–10 000 astetta). C). Kaikissa tähdissä ydinuunit tarjoavat näkyvän valon luomiseen tarvittavaa energiaa. Tähteen kypsyessä sen ydinuuni kasvaa pinta-alaltaan ja se säteilee yhä enemmän. Ytimen säteilypaine muuttuu tietyssä pisteessä niin voimakkaana, että tähden ulkoilmapiiri turpoaa monta kertaa. Tämä diffuusi matalalämpöinen kaasumainen kirjekuori kertoo tähtitieteilijöille, että tähti on edennyt iässä ja lähestyy elinkaarensa loppua.
Mutta Linnunradan keskustassa S-tähtiä ei ole sellaisia "puna-jättiläisiä".
Kaikki tähdet syntyvät klustereissa ja muodostavat assosiaatioita. Tämän tulisi sisältää S-tähdet lähellä SMBH: ta. Tähtiklusterit saostuvat yhtenä ryhmänä suurten alueiden sumuisesta pölystä ja alkuperäisestä kaasusta. Vaikka rypäletähdet ovat sitoutuneet toisiinsa painovoimaisesti, vuorovesivoimat galaksin keskustasta voivat repiä ne toisistaan miljoonien vuosien ajan. Tällaisissa klustereissa olevat yksittäiset tähdet kiertyvät sitten sisäänpäin kohti galaksin ydintä. Tällöin näiden tähtien tulisi ikääntyä tullakseen tähtiin tähtiä sisällä - erittäin säteilevistä sinisistä tähtisydämeistä, joita valtavat erittäin turvonneet kaasumaiset puna-jättiläiset kirjekuoret. Kirjassaan "Galaktisen keskuksen tähdet" (julkaistu 21. maaliskuuta 2005) kirjoittajat jatkavat: "S-tähdet kiertävät alueella, jolla keskimmäisen super-massiivisen mustan aukon vuorovesivoimat estävät tähtiä."
Nykyisen tähtitieteellisen ajattelun mukaan S-tähtien tulisi muodostua myös klustereihin, ja näiden klustereiden on lähtöisin kaukana galaksin ytimen lähellä olevista vuorovesivoimista. On tietenkin mahdollista, että S-tähdellä on erilainen syntymäjakso kuin muilla tähtiillä. Yksi teoreetikkojen tutkima ajatus on, että ydin S-tähdet muodostuvat viimeaikaisten törmäysten seurauksena tiheiden molekyylipilvien välillä lähellä Linnunradan keskustaa. Toinen ajatus on, että ne voidaan kehrätä ulos SMBH: ta ympäröivästä lisäyslevystä. S-tähteiden valoisuuden ja korkeiden lämpötilojen (30 K astetta) huomioon ottamiseksi on oltava keskimassat (~ 10 aurinkoa) ja niiden on elävä suhteellisen lyhyillä elinkaareilla (~ 10 myrsiä). Näiden rajoitusten vuoksi kaikkien ydin-S-tähteiden on oltava suhteellisen nuoria ja uusien on muodostettava jatkuvasti.
”Uskottava vaihtoehtoinen kuva on, että S-tähdet johtuvat massiivisten tähtiklusterien upotuksesta kohti mustaa reikää dynaamisen kitkan avulla. Vuorovedet kuitenkin häiritsevät sellaisia klustereita etäisyyksiltä, jotka ovat huomattavasti kauempana kuin havaittujen S-tähtien alue. S-tähteiden syöttäminen vaatii sironnan lähelle radiaalisia kiertoratoja gravitaatiovuorovaikutuksen kautta muiden tähtiin. Tämä prosessi tapahtuu kuitenkin aikataulussa, joka ylittää huomattavasti tällaisten tähtien pääsekvenssin käyttöiän havaituissa lämpötiloissa. " kirjoittaa pari.
Tosiasiassa ydin-S-tähtien on joko oltava hyvin nuorekkaita ja toimitettu SMBH-alueelle jollain tuntemattomalla mekanismilla, tai niiden on oltava paljon vanhempia kuin ajateltiin ja ne on jotenkin tehtävä "nuorekkaiksi" tekemällä vuorovaikutusta mustan aukon ja sen välittömän ympäristön kanssa. Voisiko Linnunradan galaksin keskustassa olla ”tähtien nuoruuden suihkulähde”?
"Tähtien poistaminen ratkaisee syntyvyysongelman", kirjoittajat sanovat. "... ainoat tähdet, jotka voidaan tunnistaa galaktisen keskuksen punaisiksi jättiläiksi, kadottavat kirjekuorensa ja muuttuvat sen sijaan S-tähtiin." Ydin S-tähdet ovat käyneet läpi klusterin syntymän ja kypsymisen prosessin, joka on samanlainen kuin aurinkomme. Koska ne saattavat olla vähemmän massiivisia kuin kerran ajateltiin (~ 1-4 aurinkomassaa), heillä on ollut enemmän aikaa siirtyä kohti ydintä.
Nämä ikääntyvät punaiset jättiläiset, jotka ajautuvat sisäänpäin massiivisempien tähtien painovoiman avulla, saavat kosmisen ”kasvot” - mustan aukon vuorovesivoimat poistavat ulkovaipansa liittyäkseen muihin kaasuihin, jotka lisäävät itse SMBH: ta. Useamman kuin kerran ajatellun pitkäikäisyyden takia näillä alemmilla massatähteillä on ollut runsaasti aikaa saapua galaktisen ytimeen kauempana olevien klustereiden kautta. Se, että he ovat menettäneet varjot, selittää heidän suhteellisen kirkkautensa, korkeat lämpötilansa ja näennäisen nuoruutensa.
Onko omalla auringollamme sellainen tulevaisuus ennen sitä?
Melvyn Daviesin mukaan ”Ei, aurinko ei kärsi samaa kohtaloa. Olemme liian kaukana galaktisesta keskustasta. Olemme noin 30000 valovuoden päässä mustasta aukosta; tähdet, jotka ovat hajallaan, ovat tulleet paljon lähempänä, ei enempää kuin noin 3000 valovuotta. " Professori Andrew King lisää: ”Auringolla ei ole läheistä seuralaista, joka voisi häiritä sen normaalia kehitystä. Joten siitä tulee lopulta punainen jättiläinen ja muuttuu myllynvalkoiseksi kääpiöksi. "
No, näyttää siltä, että loppujen lopuksi Solilla ei ole nuoruuden suihkulähdettä galaksin keskustassa.
Kirjoittaja Jeff Barbour
