Crna rupa u srcu Mliječne staze razbija zvjezdane parove

Znanstvenici su ponudili objašnjenje zašto mlade zvijezde u središtu naše galaksije gotovo da nemaju pratilje, a odgovor leži u razornoj gravitaciji crne rupe.

Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Astronomy & Astrophysics, bavi se takozvanim „paradoksom mladosti” – zagonetkom koja muči astronome desetljećima. U samom srcu Mliječne staze, na svega 0,04 parseka od supermasivne crne rupe Sagittarius A*, nalazi se skupina zvijezda poznata kao S-klaster. Te su zvijezde takozvane B-klase, mlade – stare tek nekoliko milijuna godina – i to je ono što ne ide u račun. Naime, uobičajeno formiranje zvijezda tako blizu crne rupe nije moguće jer bi njezina silna gravitacija razderala svaki oblak plina prije nego što bi se ovaj mogao urušiti i stvoriti zvijezdu.

No nova studija, koju predvodi Rodrigo P. Silva sa Sveučilišta u Coimbri, nudi rješenje. Znanstvenici su simulirali sudbinu 100.000 binarnih zvjezdanih sustava tijekom milijun godina, koristeći realne orbite koje odgovaraju opaženoj strukturi S-klastera. Krenuli su od standardnog udjela binarnih sustava kakav se viđa kod masivnih zvijezda općenito – oko 69 posto – i pustili da gravitacija i plimne sile crne rupe odrade svoje.

Što se dogodi kada crna rupa razdvoji par

Rezultati su pokazali tri moguća ishoda za svaki binarni sustav: 62 posto ih je preživjelo netaknuto, 18 posto spojilo se u jednu zvijezdu, a 20 posto bilo je razderano. To daje predviđeni konačni udio binarnih sustava od oko 38 posto, što se unutar granica pogreške poklapa s opaženih 43 posto koliko ih je zatečeno u S-klasteru.

Autori su dodatno modelirali kako bi se taj udio trebao mijenjati s udaljenošću od crne rupe i pronašli dosljednost na različitim distancama. „Ovo upućuje na zajednički mehanizam nastanka u cijeloj regiji, pri čemu pad prema Sgr A* prvenstveno pokreće sve veće plimno razaranje”, navode u radu. Zaključuju kako njihovi nalazi podupiru scenarij formiranja na licu mjesta, poput fragmentacije plinskog omotača.

Konkurencijska teorija, takozvano egz-situ formiranje, pretpostavlja da su zvijezde nastale dalje od crne rupe i potom migrirale prema unutra. No ta ideja ima ozbiljan problem: teško objašnjava visoke, gotovo nasumične ekscentričnosti orbita S-zvijezda, kao i to zašto bi migrirale samo B-zvijezde, a ne i one tipa O ili Wolf-Rayet. Osim toga, mehanizam po kojem crna rupa kida dolazeći binarni sustav, usisava jednu zvijezdu i izbacuje drugu kao hiperbrzu zvijezdu, ostavio bi za sobom gotovo nikakve binarne sustave u S-klasteru – što se ne slaže s nedavnim otkrićem D9 binarnog sustava u tom istom klasteru.

Zašto je ovo važno i za nas na Zemlji

Otkriće D9 potaknulo je autore da ponovno preispitaju cijelo pitanje. Jer upravo je nesrazmjer između udjela binarnih sustava među S-zvijezdama i onih u okolnim mladim populacijama mogao skrivati ključni trag. Masivne zvijezde u galaktičkom polju imaju udio binarnih sustava od oko 69 posto, dok su prethodna promatranja blizu Sgr A* sugerirala znatno niži broj.

Ono što ovo istraživanje zapravo pokazuje jest da crna rupa nije samo pasivna kulisa – ona aktivno oblikuje sudbinu zvijezda oko sebe. Njezine plimne sile djeluju kao neka vrsta kozmičkog razvrgnuća brakova, rastavljajući zvjezdane parove prije nego što ovi stignu doživjeti zajedničku sudbinu. Znanstvenici najavljuju da bi buduća, preciznija mjerenja gibanja i spektara zvijezda mogla otkriti još više o tome koliko je binarnih sustava doista prisutno i kakva im je povijest nastanka.

Ova studija, dakle, ne rješava samo jednu astronomsku zagonetku. Ona pokazuje koliko malo zapravo znamo o silama koje vladaju u srcu naše galaksije – i koliko je lako podleći iskušenju da neobične pojave pripišemo egzotičnim uzrocima, dok objašnjenje često leži u posve običnim, dobro poznatim fizikalnim procesima. Pitanje koje ostaje otvoreno jest: ako crna rupa tako temeljito preuređuje zvjezdane sustave u svojoj neposrednoj blizini, kakav je onda njezin utjecaj na šire područje galaksije – i koliko toga još nismo ni primijetili?