Uprkos svojoj drevnoj starosti, neke zvezde koje kruže oko centralne supermasivne crne rupe Mlečnog puta izgledaju varljivo mladalački. Ali za razliku od ljudi, koji bi mogli izgledati podmlađeni od svežeg ciklusa injekcija kolagena, ove zvezde izgledaju mlado iz mnogo mračnijeg razloga.
Pojeli su svoje komšije.
Ovo je samo jedan od čudnijih nalaza novog istraživanja Univerziteta Northvestern. Koristeći novi model, astrofizičari su pratili nasilna putovanja 1.000 simuliranih zvezda koje kruže oko centralne supermasivne crne rupe naše galaksije, Strelca A* (Sgr A*).
Tako gusto prepun zvezda, region obično doživljava brutalne sudare zvezda. Simulacijom efekata ovih intenzivnih sudara, novi rad otkriva da osobe koje su preživele sudar mogu izgubiti masu da bi postale ogoljene, zvezde male mase ili se mogu spojiti sa drugim zvezdama da bi postale masivne i podmlađene.
„Region oko centralne crne rupe je gust sa zvezdama koje se kreću izuzetno velikim brzinama“, rekla je Sanaea C. Rose iz Northvesterna, koja je vodila istraživanje.
„To je pomalo kao da trčite kroz neverovatno prepunu stanicu metroa u Njujorku tokom špica. Ako se ne sudarate sa drugim ljudima, onda prolazite veoma blizu njih. Za zvezde, ovi bliski sudari i dalje izazivaju interakciju gravitaciono. Želeli smo da istražimo šta ovi sudari i interakcije znače za zvezdanu populaciju i da okarakterišemo njihove ishode.“
Rouz predstavlja ovo istraživanje na aprilskom sastanku Američkog fizičkog društva (APS) u Sakramentu, Kalifornija. „Sudari zvezda u galaktičkom centru“ održavaju se u četvrtak (4. aprila) u okviru sesije „Astrofizika čestica i galaktički centar“.
Rose je Lindheimer postdoktorski saradnik u Northvestern-ovom centru za interdisciplinarna istraživanja i istraživanja u astrofizici (CIERA). Ovaj rad je započela kao doktorat. kandidat na UCLA.
Centar našeg Mlečnog puta je čudno i divlje mesto. Gravitaciono privlačenje Sgr A* ubrzava zvezde da se vrte oko svojih orbita zastrašujućim brzinama. A sam broj zvezda upakovanih u centar galaksije je više od milion. Gusto zbijena grupa plus munjevite brzine jednaki su brzom derbiju rušenja. U najdubljem delu — unutar 0,1 parseka od crne rupe — nekoliko zvezda je ostalo neoštećeno.
„Najbliža zvezda našem suncu udaljena je oko četiri svetlosne godine“, objasnila je Rouz. „Unutar te iste udaljenosti u blizini supermasivne crne rupe, ima više od milion zvezda. To je neverovatno prepuno naselje. Povrh toga, supermasivna crna rupa ima zaista jaku gravitaciju. Dok kruže oko crne rupe, zvezde mogu kreću se hiljadama kilometara u sekundi.“
Unutar ovog uskog, užurbanog susedstva, zvezde se mogu sudarati sa drugim zvezdama. I što su zvezde bliže supermasivne crne rupe, povećava se verovatnoća sudara. Radoznali za ishode ovih sudara, Rouz i njeni saradnici razvili su simulaciju kako bi pratili sudbinu zvezdanih populacija u galaktičkom centru. Simulacija uzima u obzir nekoliko faktora: gustinu zvezdanog jata, masu zvezda, brzinu orbite, gravitaciju i udaljenosti od Sgr A*.
U svom istraživanju, Rouz je istakla jedan faktor koji će najverovatnije odrediti sudbinu zvezde: njenu udaljenost od supermasivne crne rupe.
U krugu od 0,01 parseka od crne rupe, zvezde – koje se kreću brzinama koje dostižu hiljade kilometara u sekundi – neprestano se sudaraju jedna sa drugom. Retko je to direktan sudar i više kao „nasilni daj pet“, kako to Rouz opisuje. Udarci nisu dovoljno jaki da potpuno razbiju zvezde. Umesto toga, oni odbacuju svoje spoljne slojeve i nastavljaju da jure duž putanje sudara.
„Udaraju se i nastavljaju dalje“, rekla je Rouz. „One se samo hvataju jedna za drugom kao da razmenjuju veoma nasilne petice. To dovodi do toga da zvezde izbace deo materijala i izgube svoje spoljašnje slojeve. U zavisnosti od toga koliko se brzo kreću i koliko se preklapaju kada se sudare, mogu izgubiti prilično malo njihovih spoljašnjih slojeva. Ovi destruktivni sudari rezultiraju populacijom čudnih, ogoljenih zvezda male mase.“
Izvan 0,01 parseka, zvezde se kreću opuštenijim tempom – stotinama kilometara u sekundi za razliku od hiljada. Zbog sporije brzine, ove zvezde se sudaraju jedna sa drugom, ali tada nemaju dovoljno energije da pobegnu. Umesto toga, oni se spajaju da bi postali masovniji. U nekim slučajevima, oni bi se čak mogli spojiti više puta kako bi postali 10 puta masivniji od našeg sunca.
„Nekoliko zvezda dobija na lutriji o sudaru“, rekla je Rouz. „Kroz sudare i spajanja, ove zvezde sakupljaju više vodonika. Iako su nastale od starije populacije, maskiraju se u podmlađene zvezde mladog izgleda. One su kao zombi zvezde; jedu svoje komšije.“
Ali mladalački izgled dolazi po cenu kraćeg životnog veka.
„Oni umiru veoma brzo“, rekla je Rouz. „Masivne zvezde su kao džinovski automobili koji gutaju gas. Počinju sa puno vodonika, ali ga sagorevaju veoma, veoma brzo.“
Iako Rouz pronalazi jednostavnu radost u proučavanju bizarnog, ekstremnog regiona u blizini našeg galaktičkog centra, njen rad takođe može otkriti informacije o istoriji Mlečnog puta. I pošto je centralni klaster izuzetno teško posmatrati, simulacije njenog tima mogu osvetliti inače skrivene procese.
„To je okruženje za razliku od bilo kojeg drugog“, rekla je Rouz. „Zvezde, koje su pod uticajem supermasivne crne rupe u veoma prenaseljenom regionu, nisu slične ničemu što ćemo ikada videti u našem solarnom susedstvu. Ali ako budemo mogli da naučimo o ovim zvezdanim populacijama, možda bismo mogli nešto da naučimo novo o tome kako je sastavljen galaktički centar. U najmanju ruku, to svakako predstavlja tačku kontrasta za komšiluk u kojem živimo.“
