Чи величезна чорна діра Чумацького Шляху вбила всіх червоних гігантів навколо себе?

Потужні струмені, випущені зі Стрільця A*, могли позбавити зірок атмосфери.

Про це розповідає астрофізик Пол Саттер на сайті "Space.com".

Починаючи з 1990-х років, астрономи помітили тривожну відсутність зірок-червоних гігантів у центрі Чумацького Шляху.

Щоб пояснити їх відсутність, було висунуто багато теорій, і тепер нова теорія пропонує щось по-справжньому лячне: масивний струмінь, випущений із надмасивної чорної діри нашої галактики, знищив кожен з червоних гігантів, які забрели на його шлях.

Не бачачи червоного

Ще в 1990 році астроном Кріс Скеллгрен спостерігав значну нестачу оксиду вуглецю (CO) у світлі зірок поблизу галактичного центру. CO найчастіше міститься у верхніх атмосферах зірок-червоних гігантів. З тих пір почалися більш детальні спостереження за окремими зірками, і та ж проблема залишалася: у галактичному центрі не вистачає близько 1000 зірок-червоних гігантів.

Етап червоного гіганта -- це остання фаза життя сонцеподібної зірки. Коли такі зірки припиняють плавити водень у своїх ядрах, вони набрякають і червоніють, здобуваючи цім свою назву "Червоні гіганти". Ці гіганти знайдені по всьому диску Чумацького Шляху. У нас навіть є купа близько розташованих сусідів, включаючи Бетельгейзе, до якої всього 646 світлових років.

То чому в центрі нашої галактики бракує стількох червоних гігантів? За ці роки астрономи висунули купу розумних ідей. Більшість цих розумних ідей орієнтуються на Стрільця A* -- надмасивну чорну діру, яка розташована у нашому галактичному центрі. Ця чорна діра масивна, вона важить понад 4,5 мільйонів мас Сонця, і, природно, є знатним забіякою у тій частині галактики.

З такою масою, Стрілець A* може посіяти будь-який хаос, який забажає, в тому числі порушувати нормальну популяцію червоних гігантів. Наприклад, завдяки своїй надзвичайній гравітації, Стрілець A* може розірвати зірки на шматки. Тож, якщо червоний гігант блукає надто близько, він просто розірветься на шматки.

Чи може, зірки-червоні гіганти зіткнуться з будь-якими іншими залишками поблизу галактичного центру. Лігво Стрільця A* засмічене кістками незліченних зірок, які всі зібрані у відносно невеликому обсязі, тому червоним гігантам доводиться орієнтуватися з обережністю.

За іншим сценарієм, щоб пояснити їх відсутність, менші чорні діри (або інші масивні предмети) можуть потрапити у гравітаційну пастку Стрільця A*. У міру того, як вони падають всередину, вони можуть виштовхувати менші об’єкти (і порівняно з чорними дірами, червоні гіганти справді є «меншими») з центральної області.

Зона вибуху

Але жоден із цих сценаріїв не є цілком задовільним. Чому ці процеси схильні до видалення червоних гігантів, а не менших зірок? У якості відповіді команда астрономів запропонувала дещо нове: смертельний промінь смерті. Вони нещодавно опублікували свою роботу в препринт-журналі arXiv.

Надмасивні чорні діри, такі як Стрілець A*, можуть запускати масивні струмені радіації та високоенергетичних частинок. Струмені викидаються не самими чорними дірами -- чорні діри не здатні випромінити навіть одного фотона, не кажучи вже про гігантські струмені, -- а завдяки газу і пилу, які кружляють навколо них у вигляді акреційного диска. На цих дисках містяться інтенсивні електричні та магнітні поля (вони також є одними з найяскравіших об’єктів у цілому Всесвіті), і ці поля можуть змусити частинки обтікати чорну діру та підніматися в струмені.

Ці струмені справді приголомшливі. Коли гігантська чорна діра активно харчується новим матеріалом, вона може запускати струмені, які сягають десятків тисяч світлових років, розчищаючи свої галактики цілком.

Наш власний Стрілець A*, можливо, проходив такий епізод за останні кілька мільйонів років, про що свідчать так звані Бульбашки Фермі. Ці бульбашки -- це тонкі, але величезні регіони високоенергетичних частинок, що світяться в гамма-променях (звідси і їх назва, оскільки вони вперше були виявлені космічним телескопом Фермі). Астрономи вважають, що ці бульбашки утворилися внаслідок події інтенсивного відтоку струменя, що йде від Стрільця A*.

І якби ви були зіркою-червоним гігантом, яка випадково опинилася на шляху цього струменя, це було б поганою новиною для вас.

Нова надія

Фізика тут відносно проста. Червоні гіганти великі, але їх атмосфера порівняно слабо прикріплена до зірок. Струмені, що запускаються надмасивними чорними дірами, містять потоки частинок, які рухаються майже зі швидкістю світла.

Коли червоний гігант перетинає шлях струменя, струмінь здатний відірвати зовнішні шари атмосфери зірки, залишаючи після себе обпалене лушпиння -- відносний недогарок, порівняно зі славетною зіркою, якою вона колись була.

Повторюючись знову і знову, струмінь міг видалити червоних гігантів поблизу Стрільця A*. У поєднанні з іншими процесами, такими як випадкове зіткнення червоного гіганта з чорною дірою (що було б вражаюче спостерігати, але уб′є червоного гіганта), припливне руйнування червоних гігантів (де зірка розривається від екстримальної гравітації надмасивної чорної діри), і червоні гіганти, що занурюються через акреційний диск (що зовсім не зручно), це могло б пояснити відсутність зірок-червоних гігантів у центрі галактики.

Але в даний час Стрілець A* не харчується. Він не має сильного струменя. Він активно не утворює бульбашки. Подія, яка призвела до появи Бульбашок Фермі, безпечно залишилася в минулому. Можливо, останній великий епізод утворення струменів вбив будь-яких червоних гігантів поблизу, але це не може зупинити формування нових гігантів.

Можливо, якщо ми почекаємо кілька мільйонів років, і Стрілець A* буде продовжувати дрімати, то ми змогли б відновити популяцію гігантів у центрі.

Читайте ще цікаві новини про космос.