Сверхмассивным черным дырам разрешили есть одну звезду в год

Астрономы обнаружили механизм, который объясняет стабильность ассиметричных звездных скоплений, окружающих сверхмассивные черные дыры в центрах некоторых галактик. По мнению исследователей, небесные тела, находящиеся на пересекающихся орбитах, должны взаимодействовать между собой, и это приведет к общей стабильности системы. Однако в результате такого взаимодействия некоторые звезды будут оказываться слишком близко к черным дырам, и последние будут их поглощать. Статья ученых вышла в журнале The Astrophysical Journal.

Гравитация сверхмассивной черной дыры создает в центральной области галактики звездное скопление, которое, согласно законам физики, должно быть сферически симметричным. Несмотря на это, в центрах некоторых галактиках, включая Андромеду, встречаются асимметричные скопления, принимающие вместо этого форму диска — они могли образоваться после слияния галактик. Динамические модели предсказывают, что такие диски должны быть нестабильны, однако в действительности мы видим крупномасштабное апсидальное выравнивание.

Группа астрономов под руководством Анн-Мари Мадиган (Ann-Marie Madigan) предложила механизм, который объясняет этот феномен. Внутри диска каждая звезда движется по эллиптической орбите, которая вращается вокруг сверхмассивной черной дыры с течением времени (орбитальная прецессия). Довольно часто траектории движения звезд пересекаются и небесные тела взаимодействуют между собой. Исследователи провели симуляцию, которая показала, что под действием гравитации эксцентриситет орбит может меняться. Благодаря тому, что скорость прецессии зависит от эксцентреситета, система достигает устойчивого равновесия, где орбитальные энергии и угловые моменты отдельных звезд сбалансированы так, что у каждой звезды скорость прецессии оказывается почти одинакова не зависимо от ее положения в диске.

Кроме того, некоторые объекты, как предсказывает модель, будут оказываться на орбитах, подходящих слишком близко от черной дыры. В результате звезды, оказавшиеся рядом, будут уничтожены ее гравитацией. Астрономы посчитали, что, в среднем, сверхмассивная черная дыра, находящаяся внутри недавно сформировавшегося диска, может поглощать одну звезду в год. Это в 10 тысяч раз больше, чем предсказывают другие теории. По мере потери массы диском этот процесс должен замедлиться. 

«Андромеда, вероятно, прошла пик этого процесса, пережив слияние долгое время назад. Но с данными с более высоким разрешением мы сможем увидеть более молодые диски с высоким эксцентриситетом в более отдаленных галактических ядрах», — комментирует Мадиган.

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути также влияет на орбитальные движения звезд. Недавно немецким астрономам удалось определить отклонения у одной из них, предсказанные общей теорией относительности.

Кристина Уласович