_ Noi cercetări urmăresc soarta stelele care trăiesc în apropierea găurii negre centrale a Căii Lactee

În ciuda vechimii lor, unele stele care orbitează în jurul găurii negre supermasivă centrale a Căii Lactee par înșelător de tinere. Dar, spre deosebire de oameni, care ar putea părea întineriți după o nouă rundă de injecții cu colagen, aceste stele arată tinere dintr-un motiv mult mai întunecat.

Și-au mâncat vecinii.

Acesta este doar unul dintre descoperirile mai ciudate din noile cercetări de la Universitatea Northwestern. Folosind un nou model, astrofizicienii au urmărit călătoriile violente ale a 1.000 de stele simulate care orbitează în jurul găurii negre supermasivă centrale a galaxiei noastre, Săgetător A* (Sgr A*).

Atât de dens plină de stele, regiunea se confruntă de obicei cu stelele brutale. ciocniri. Simulând efectele acestor coliziuni intense, noua lucrare descoperă că supraviețuitorii coliziunii pot pierde din masă pentru a deveni stele dezintegrate, cu masă mică sau pot fuziona cu alte stele pentru a deveni masive și întineriți în aparență.

" Regiunea din jurul găurii negre centrale este densă, cu stele care se mișcă la viteze extrem de mari”, a declarat Sanaea C. Rose din Northwestern, care a condus cercetarea.

„Este un pic ca și cum ai alerga printr-o stație de metrou incredibil de aglomerată în Orașul New York în timpul orelor de vârf. Dacă nu te ciocnești de alți oameni, atunci treci foarte aproape de ei. Pentru stele, aceste coliziuni apropiate încă le fac să interacționeze gravitațional. Am vrut să explorăm ce înseamnă aceste coliziuni și interacțiuni pentru populația stelară și să le caracterizeze rezultatele.”

Rose prezintă această cercetare la reuniunea din aprilie a Societății Americane de Fizică (APS) din Sacramento, California. „Stellar Collisions in the Galactic Center” are loc joi (4 aprilie), ca parte a sesiunii „Particle Astrophysics and the Galactic Center.”

Rose este Lindheimer Postdoctoral Fellow la Centrul de Explorare și Cercetare Interdisciplinară din Northwestern. în Astrofizică (CIERA). Ea a început această lucrare ca doctorand. candidat la UCLA.

Centrul Căii Lactee este un loc ciudat și sălbatic. Atracția gravitațională a lui Sgr A* accelerează stelele să se rotească în jurul orbitelor lor cu viteze terifiante. Și numărul mare de stele împachetate în centrul galaxiei este de peste un milion. Grupul dens, plus vitezele fulgerătoare echivalează cu un derby de demolare de mare viteză. În cea mai interioară regiune – la 0,1 parsecs de gaura neagră – puține stele scapă nevătămate.

„Cea mai apropiată stea de soarele nostru se află la aproximativ patru ani lumină distanță”, a explicat Rose. „La aceeași distanță, lângă gaura neagră supermasivă, există mai mult de un milion de stele. Este un cartier incredibil de aglomerat. În plus, gaura neagră supermasivă are o atracție gravitațională foarte puternică. Pe măsură ce orbitează în jurul găurii negre, stelele pot mișcă-te cu mii de kilometri pe secundă.”

În acest cartier strâmt și agitat, stelele se pot ciocni cu alte stele. Și cu cât stelele trăiesc mai aproape de gaura neagră supermasivă, probabilitatea unei coliziuni crește. Curioși de rezultatele acestor ciocniri, Rose și colaboratorii ei au dezvoltat o simulare pentru a urmări soarta populațiilor stelare din centrul galactic. Simularea ia în considerare mai mulți factori: densitatea clusterului stelar, masa stelelor, viteza orbitei, gravitația și distanțele față de Sgr A*.

În cercetarea ei, Rose a identificat un factor care este cel mai probabil pentru a determina soarta unei stele: distanța acesteia de la gaura neagră supermasivă.

În termen de 0,01 parsecs de gaura neagră, stelele – care se mișcă cu viteze care ating mii de kilometri pe secundă – se ciocnesc în mod constant una de alta. Rareori este o coliziune frontală și mai degrabă un „cinc violent”, așa cum o descrie Rose. Impacturile nu sunt suficient de puternice pentru a sparge stelele complet. În schimb, își aruncă straturile exterioare și continuă să accelereze de-a lungul cursului de coliziune.

„Se lovesc unul în celălalt și continuă”, a spus Rose. „Se pășesc unul pe celălalt ca și cum ar schimba un 5 foarte violent. Acest lucru face ca stelele să ejecteze ceva material și să-și piardă straturile exterioare. În funcție de cât de repede se mișcă și de cât de mult se suprapun atunci când se ciocnesc, ar putea pierde. destul de mult din straturile lor exterioare. Aceste ciocniri distructive au ca rezultat o populație de stele ciudate, dezbrăcate, cu masă mică.”

În afara de 0,01 parsecs, stelele se mișcă într-un ritm mai relaxat – sute de kilometri. pe secundă spre deosebire de mii. Din cauza vitezei mai mici, aceste stele se ciocnesc unele de altele, dar apoi nu au suficientă energie pentru a scăpa. În schimb, ele fuzionează pentru a deveni mai masive. În unele cazuri, s-ar putea chiar să fuzioneze de mai multe ori pentru a deveni de 10 ori mai masive decât soarele nostru.

„Câteva stele câștigă la loteria coliziunii”, a spus Rose. „Prin ciocniri și fuziuni, aceste stele colectează mai mult hidrogen. Deși s-au format dintr-o populație mai în vârstă, se mascară în stele întinerite, cu aspect tânăr. Sunt ca stelele zombie; își mănâncă vecinii.”

Dar aspectul tineresc vine cu prețul unei speranțe de viață mai scurte.

„Ei mor foarte repede”, a spus Rose. „Stelele masive sunt un fel de mașini gigantice, care consumă benzină. Încep cu mult hidrogen, dar ard prin el foarte, foarte repede.”

Deși Rose își găsește o simplă bucurie în studierea bizarului, regiune extremă din apropierea centrului nostru galactic, munca ei poate dezvălui și informații despre istoria Căii Lactee. Și pentru că clusterul central este extrem de greu de observat, simulările echipei sale pot lumina procese altfel ascunse.

„Este un mediu diferit de oricare altul”, a spus Rose. „Stelele, care se află sub influența unei găuri negre supermasive într-o regiune foarte aglomerată, nu seamănă cu nimic pe care îl vom vedea vreodată în cartierul nostru solar. Dar dacă putem afla despre aceste populații stelare, atunci am putea învăța ceva. nou despre modul în care a fost asamblat centrul galactic. Cel puțin, oferă cu siguranță un punct de contrast pentru cartierul în care trăim.”

Prezentarea APS a lui Rose va include cercetări publicate de The Astrophysical Journal Letters în martie 2024 și de The Astrophysical Journal în septembrie 2023.

(Fluierul)