Pomimo trudnych warunków, które występują wokół czarnych dziur znajdujących się w centrum Drogi Mlecznej, nowe badania pokazują, że nawet w tak agresywnym środowisku mogą powstawać nowe gwiazdy i planety. Możliwość tego jest potwierdzona przez wykryte ciała niebieskie, które znajdują się zaledwie kilka lat świetlnych od czarnych dziur.
Odkryte ponad 10 lat temu jasne i supermasywne gwiazdy, których masa jest ponad 4 miliony razy większa od masy Słońca, wywołały gwałtowne kontrowersje w społeczności astronomicznej. Czy są one pochłaniane przez czarne dziury po ich utworzeniu? Jak udaje im się pozostać na swoich orbitach?
Większość astronomów odrzuca ideę formowania gwiazd w pobliżu czarnych dziur, ponieważ te ostatnie powodują znaczne uszkodzenia otaczającej przestrzeni, zniekształcając ją i absorbując wszystkie pobliskie obiekty. Jednak nowe badania małych gwiazd w centrum galaktyki sugerują coś przeciwnego. Mianowicie znaczna liczba „dorosłych” gwiazd została utworzona niedaleko czarnych dziur.
„Nowe dowody na trwające formowanie się gwiazd w pobliżu czarnych dziur to„ gwóźdź do trumny ”teorii, że gwiazdy powstają wyłącznie statycznie w jednym miejscu” - powiedział starszy badacz Farhad Yusuf-Zade z Northwestern University. „Obserwacje, jeśli zostaną potwierdzone, będą wskazywać na niskie prawdopodobieństwo, że gwiazdy mogą migrować z innych miejsc w galaktyce” - twierdzą naukowcy. Gwiazdy rodzą się w chmurach pyłu i gazu. Turbulencja w tych chmurach tworzy gromady i węzły, które zaczynają zapadać się pod własnym ciężarem. Gromady są rozgrzane i zagęszczone, zamieniając się w protostary. Ten ostatni otrzymał tę nazwę ze względu na fakt, że termojądrowa synteza wodoru do helu jeszcze się nie rozpoczęła.
Protostary są często bardzo trudne do rozpoznania. Ten obiekt nadal nie generuje wystarczającej ilości światła widzialnego z powodu tego, co dzieje się w syntezie jądrowej. Ten ostatni z kolei może nadal być ukryty przez dysk gazowy i nagromadzony wokół niego pył.
Z tego powodu Farhad Yusuf-Zade i jego koledzy, którzy wykorzystali radioteleskop Very Large Array w Nowym Meksyku do skanowania nieba, nie znaleźli niczego w pobliżu czarnych dziur. Naukowcy naprawili tylko dyski gazowe i pyłowe wokół otworów, a nie pojedynczego protogwiazdy.
„Sam widzisz te piękne„ kometopodobne ”struktury” - powiedział Yusuf-Zadeh w wywiadzie dla Space.com. Intensywną luminescencję można zaobserwować zarówno z wcześniej odkrytych gwiazd i gromad, jak iz tych, które zostały odkryte po raz pierwszy, takich jak na przykład gromady gwiazd Mgławicy Oriona.
„Pozostaje oczywiście jedno wielkie pytanie, a mianowicie jak powstają gwiazdy w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury i jak uniknąć negatywnego wpływu tych gigantów w sąsiedztwie” - zauważył Yusuf-Zadeh. „Wielu naukowców twierdzi, że tworzenie gwiazdy w pobliżu czarnej dziury jest wykluczone. Jednak natura obala te twierdzenia. ”
Astronomowie zorientowali się, jak rozwiązać tę tajemnicę. W ciągu ostatniej dekady opracowali dwa scenariusze, oba testowane na pobliskiej czarnej dziurze, aby symulować proces powstawania gwiazd. W pierwszym przypadku nagromadzenie gazu i pyłu może się rozpaść w silnym polu grawitacyjnym czarnej dziury i utworzyć się w otaczającym go dysku. To właśnie na tym dysku uformują się młode gwiazdy, a te same dyski wokół gwiazd staną się podstawą do pojawienia się planet. Ten scenariusz został po raz pierwszy zaproponowany w 2005 r. Przez Siergieja Nyashkina, astronoma z Uniwersytetu w Leicester w Wlk. Brytanii, który wyjaśniał powstawanie gwiazd o niskiej masie.
Drugi scenariusz polega na rozciągnięciu chmury gazu na długą wąską wstęgę, na którą wpływają dwie przeciwstawne siły grawitacyjne z czarnej dziury, utrzymując tę wstążkę w pobliżu. W tej taśmie powstaje formacja i wymuszone istnienie gwiazd i planet.
Oba scenariusze mają na celu wyjaśnienie powstawania gwiazd w pobliżu czarnej dziury zwanej Strzelec A.
Jednak niektórzy naukowcy nie spieszą się z wnioskami.
„Centrum naszej galaktyki jest miejscem wyjątkowym i ekstremalnym, radykalnie odmiennym od naszego Układu Słonecznego” - powiedziała Jessica Lou, astronom z University of Hawaii Astronomy. „Dlatego ważne jest, aby astronomowie nie spieszyli się ze swoimi wnioskami”.
„Podobne gromady gazu o podobnym kształcie dla protogwiazd obserwowano w gromadzie sąsiadującej z Mgławicą Oriona, są też inne miejsca z podobnymi, małymi skrzepami gazu, które nie graniczą z czarnymi dziurami” - ostrzegł Lu w odpowiedzi na pytanie Space.com.
Wcześniej uważano, że nawet małe gwiazdy powstały w ciągu kilku lat świetlnych. Zaskoczeniem jest możliwy fakt powstawania gwiazd w wyjątkowo niekorzystnych warunkach przez wiele lat świetlnych w pobliżu czarnych dziur. Z reguły dysk wokół protogwiazdy rozpada się na skrzepy gazu i pyłu, które następnie są zagęszczane do przyszłych planet. Ale w ekstremalnych warunkach sąsiedztwa z czarną dziurą, skutkami wiatrów gwiezdnych, „lwia” część masy tych dysków zostaje utracona. Yusuf-Zadeh i jego koledzy wierzą, że pomimo niekorzystnego środowiska, wokół protogwiazdy pozostaje wystarczająca ilość materiału do formowania planet.
Zespół naukowców planuje wykorzystanie radioteleskopów Atakam o wysokiej milimetrowej / submilimetrowej siatce na północy Chile w celu dalszego zbadania powstawania planet i gwiazd. Wysoka czułość tych teleskopów pomoże pokryć większą przestrzeń potencjalnymi protogwiazdami i skupiskami gazu.
„Dopiero teraz zaczynamy naprawdę badać ten obszar”, powiedział Yusuf-Zadeh, dodając, że poszukiwanie pytań o powstawanie gwiazd w pobliżu czarnych dziur będzie kontynuowane w przyszłości.
Wyniki i komentarze na temat badań powstawania gwiazd w pobliżu czarnych dziur zostaną opublikowane w następnym wydaniu The Astrophysical Journal Letters, a także dostępne online.
