У центрі нашої галактики розташована надмасивна чорна діра. Але там є й багато іншого: молоді зірки, газ, пил і чорні діри зоряної маси. Це місце, де відбувається багато подій. Центр також оповитий завісою міжзоряного газу та пилу, через що ми не можемо спостерігати цю область у видимому світлі. Однак ми можемо бачити зірки в цьому регіоні за допомогою інфрачервоного та радіоспостереження, а деякі газові хмари випромінюють радіохвилі. Проте чорні діри зоряної маси залишаються здебільшого загадкою.
Одна з головних проблем полягає в тому, що ми не маємо точного уявлення про їхню кількість. Згідно з традиційними моделями зореутворення, у найближчому оточенні надмасивної чорної діри Стрілець A* може існувати лише близько 300 чорних дір зоряної маси.
Інші моделі припускають, що саме формування Sgr A* могло спровокувати утворення сотень чорних дір. Проте нове дослідження в журналі Astronomy & Astrophysics вказує, що їхня кількість може бути значно вищою.
Ілюстрація S-кластера в центрі нашої галактики
Основна ідея цієї моделі полягає в тому, що центральна область біля Sgr A* має надзвичайно високу щільність газу і пилу порівняно з рештою галактики. Це створює ідеальні умови для утворення великих зірок типу O і B.
Такі масивні зірки мають короткий життєвий цикл і швидко вибухають як наднові. Їхні ядра стискаються, утворюючи чорні діри, а решта речовини викидається у простір і стає матеріалом для нових зірок. З часом чорні діри накопичуються, оскільки нові покоління зірок народжуються і гинуть.
У певний момент чорних дір стає так багато, що їхні зіткнення із зірками стають поширеним явищем. Чорні діри починають поступово розривати зірки, що сприяє ще більш активному процесу формування як нових зірок, так і чорних дір. Автори назвали цю модель “Зоремол” (Star Grinder).
Час зіткнення зірок залежно від щільності чорних дір
Якщо ця модель правильна, то в центрі нашої галактики може бути мільйони або навіть мільярди чорних дір зоряної маси в межах одного кубічного парсека. Будь-яка зірка, що потрапить у цей регіон, опиниться у великій небезпеці. Але як довести цю теорію? Для цього автори звернулися до статистичного поняття часу зіткнення.
При заданій щільності чорних дір існує середній час, за який відбувається зіткнення зірки з чорною дірою. Цей час залежить від кількості чорних дір у регіоні та розміру зірки. Очевидно, що чим більше чорних дір, тим коротший час зіткнення. Також великі зірки частіше стають жертвами таких взаємодій.
Команда дослідників розрахувала час зіткнення для різних сценаріїв і порівняла результати з реальними спостереженнями. Оскільки найбільші зірки (типу O) у центрі галактики легше зафіксувати, ми добре знаємо їхню кількість. Виявилося, що їх там значно менше, ніж в інших частинах Чумацького Шляху.
Це означає, що O-зірки піддаються ефекту “чорнодірного подрібнення”. Водночас у центрі нашої галактики залишається багато менших зірок типу B, що свідчить про те, що вони рідше стикаються з чорними дірами. На основі цих розрахунків автори дійшли висновку, що в околицях Sgr A* може існувати приблизно 100 мільйонів чорних дір на кубічний парсек.
Дослідники також припускають, що ця модель може пояснити наявність гіпершвидкісних зірок у гало Чумацького Шляху. Відомо, що є щонайменше десяток зірок, які рухаються з такою швидкістю, що зрештою покинуть нашу галактику. Один із можливих механізмів отримання таких швидкостей — тісна взаємодія з чорною дірою. Спостережувана кількість гіпершвидкісних зірок може бути результатом їхніх зустрічей із чорними дірами в самому центрі Чумацького Шляху.