Τα περισσότερα αστέρια του Γαλαξία - όπως ο δικός μας Ήλιος - κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές εκατομμυρίων ετών, που δεν ενοχλούνται από την υπερ-τεράστια μαύρη τρύπα (SMBH) στη μέση του γαλαξία. Αλλά στο Milky Way Central τα αστέρια μπορούν να εμφανίζουν ασυνήθιστα ξέφρενες και εξαιρετικά εκκεντρικές κινήσεις. Όσοι είναι πιο κοντά στο SMBH περνούν τον περισσότερο χρόνο τους κοντά στο aphelion - πολύ μακριά από τον ορίζοντα εκδηλώσεών του. Αλλά η αδυσώπητη βαρύτητα του SMBH τους προσελκύει σύντομα προς τα μέσα προς το περιήλιο. Καθώς αυτά τα αστέρια χάνουν τη θέση τους στη βαρύτητα του SMBH, επιταχύνονται γρήγορα - διαφεύγουν μόνο από τη συνολική διάλυση λόγω της εξαιρετικά υψηλής τροχιακής γωνιακής ορμής τους.
Τέτοια «αστέρια S» εντοπίστηκαν για πρώτη φορά από δύο ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων (μία με επικεφαλής τον Reinhard Genzel στο Max Planck Institute στο Garching της Γερμανίας και η άλλη από τον Andrea Ghez στο UCLA) το 2002. Λόγω των υψηλών συγκεντρώσεων αερίου και σκόνη που περιβάλλει τον γαλαξιακό πυρήνα, οι ομάδες έπρεπε να εντοπίσουν αυτές τις εξαιρετικά κινητές πηγές χρησιμοποιώντας υπέρυθρο φως. Αναζητώντας μετατοπίσεις στα φάσματα των αστεριών και προσδιορίζοντας πόσο γρήγορα κινούνται σε σχέση με άλλα αντικείμενα, θα μπορούσαν να ληφθούν ακριβείς τροχιές. Στα τρία χρόνια από την ανακάλυψή τους, ένα S-star (S2) έχει σχεδόν ολοκληρώσει μια πλήρη τροχιά του SMBH του Γαλαξία μας.
Αλλά υπάρχει κάτι πολύ περίεργο για τα αστέρια S. Με βάση τα τρέχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης, αυτά τα αστέρια πρέπει να είναι πολύ παλιά - αλλά κατά κάποιον τρόπο κατάφεραν να διατηρήσουν όλα τα χαρακτηριστικά της νεολαίας.
Οι θεωρητικοί αστρονόμοι Melvyn Davies του Παρατηρητηρίου Lund της Σουηδίας και ο Andrew King του Πανεπιστημίου του Leicester του Ηνωμένου Βασιλείου έχουν μια απάντηση: «Η εικόνα μας εξηγεί ταυτόχρονα γιατί τα αστέρια S έχουν στενά συνδεδεμένες τροχιές και η παρατηρούμενη εξάντληση των κόκκινων γιγάντων στο κέντρο του Γαλαξία. " Τα περισσότερα αστέρια που βλέπουμε γύρω μας (έξω από το Milky Way Central) έχουν κατανοήσει καλά τους κύκλους ζωής. Αυτά τα αστέρια περνούν από μια «κύρια ακολουθία» της ανάπτυξης - που προέρχονται από μεγάλα σώματα χαμηλής θερμοκρασίας με καμίνους κεντρικούς φούρνους σύντηξης και τελειώνουν ως μικροί λευκοί νάνοι που εκπέμπουν «θερμότητα» ως ορατό φως, ενώ ησυχώς χαλαρώνει στο λυκόφως της ουράνιας καριέρας τους.
Το πεπρωμένο ενός αστεριού καθορίζεται κυρίως από τη μάζα του. Τα εξαιρετικά τεράστια αστέρια, (όσο και 150 Suns) ζουν πολύ γρήγορα και επιβιώνουν για μόλις πενήντα χιλιάδες χρόνια. Κατά τη νεολαία τους, αυτά τα αστέρια αποπνέουν λαμπρούς μπλε γίγαντες με θερμοκρασίες επιφανείας έως και 30.000 βαθμούς C. Εν τω μεταξύ, πιο μέτρια αστέρια όπως ο Ήλιος ζουν πολύ περισσότερο, λαμπερά με μέτρια θερμοκρασία για 5 έως 15 δισεκατομμύρια χρόνια σε χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες (5.000 - 10.000 βαθμοί ΝΤΟ). Σε όλα τα αστέρια οι πυρηνικοί κλίβανοι παρέχουν την ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία ορατού φωτός. Καθώς ένα αστέρι ωριμάζει, ο πυρηνικός φούρνος του μεγαλώνει στην επιφάνεια και εκπέμπει όλο και περισσότερη ακτινοβολία. Σε ένα σημείο η πίεση του πυρήνα ακτινοβολίας γίνεται τόσο έντονη που η εξωτερική ατμόσφαιρα του αστεριού διογκώνεται πολλές φορές. Αυτό το διάχυτο αέριο περίβλημα χαμηλής θερμοκρασίας λέει στους αστρονόμους ότι ένα αστέρι έχει προχωρήσει αρκετά στην ηλικία και πλησιάζει στο τέλος του κύκλου ζωής του.
Αλλά δεν υπάρχουν τέτοιοι «κόκκινοι γίγαντες» μεταξύ των S-star στο Milky Way Central.
Όλα τα αστέρια γεννιούνται σε συστάδες και σχηματίζουν συσχετισμούς. Αυτό πρέπει να περιλαμβάνει αστέρια S κοντά στο SMBH. Οι συστάδες αστεριών κατακρημνίζονται ως ομάδα από μεγάλες περιοχές νεφελώδους σκόνης και αρχέγονου αερίου. Αν και τα αστέρια του σμήνους συνδέονται μεταξύ τους βαρυτικά, οι παλιρροιακές δυνάμεις από το κέντρο του γαλαξία μπορούν να τα διαλύσουν για εκατομμύρια χρόνια. Μεμονωμένα αστέρια μέσα σε τέτοια σμήνη στρέφονται προς τα μέσα προς τον πυρήνα του γαλαξία. Καθώς αυτό συμβαίνει, αυτά τα αστέρια πρέπει να γερνούν για να γίνουν «αστέρια μέσα στα αστέρια» - πολύ ακτινοβόλοι μπλε αστρικοί πυρήνες που καλύπτονται από εξαιρετικά διογκωμένους αέριους φακέλους κόκκινου-γίγαντα. Στην εφημερίδα τους «Τα αστέρια του Γαλαξιακού Κέντρου» (που δημοσιεύθηκε στις 21 Μαρτίου 2005) οι συγγραφείς λένε: «Τα αστέρια S περιστρέφονται σε μια περιοχή όπου οι παλιρροιακές δυνάμεις από την κεντρική υπερ-μαζική μαύρη τρύπα εμποδίζουν το σχηματισμό των αστεριών».
Σύμφωνα με την τρέχουσα αστρονομική σκέψη, τα αστέρια S πρέπει επίσης να σχηματίζονται σε συστάδες και αυτά τα σμήνη πρέπει να προέρχονται πολύ μακριά από παλιρροιακές δυνάμεις κοντά στον πυρήνα του γαλαξία. Είναι πιθανό, φυσικά, για τα αστέρια S να έχουν διαφορετικό κύκλο γέννησης από άλλα αστέρια. Μία ιδέα που διερευνήθηκε από τους θεωρητικούς είναι ότι τα πυρήνα S-αστέρια σχηματίζονται ως αποτέλεσμα πρόσφατων συγκρούσεων μεταξύ πυκνών μοριακών νεφών κοντά στο Milky Way Central. Μια άλλη ιδέα είναι ότι μπορεί να απομακρυνθούν από τον δίσκο συσσώρευσης που περιβάλλει το ίδιο το SMBH. Για να λάβουν υπόψη τη φωτεινότητα τους και τις υψηλές θερμοκρασίες (30K βαθμούς C), τα αστέρια S πρέπει να έχουν ενδιάμεσες μάζες (~ 10 ηλιακά) και να ζουν σχετικά σύντομους κύκλους ζωής (~ 10 Myrs). Λόγω αυτών των περιορισμών, οι πυρήνες S-star πρέπει όλοι να είναι σχετικά νέοι και νέοι πρέπει να σχηματίζονται συνεχώς.
«Μια εύλογη εναλλακτική εικόνα είναι ότι τα αστέρια S προκύπτουν από τη βύθιση τεράστιων αστρικών σμήνων προς τη μαύρη τρύπα με δυναμική τριβή. Ωστόσο, οι παλίρροιες διαταράσσουν αυτές τις συστάδες σε αποστάσεις πολύ πιο μακριά από την περιοχή των παρατηρούμενων αστεριών S. Για την τροφοδοσία των αστεριών S απαιτείται διασπορά σε ακτινικές τροχιές από βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με άλλα αστέρια. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε ένα χρονικό διάστημα που θα υπερέβαινε σημαντικά τη διάρκεια ζωής της κύριας ακολουθίας τέτοιων αστεριών των παρατηρούμενων θερμοκρασιών. " γράφει το ζευγάρι.
Ουσιαστικά, τα βασικά αστέρια S πρέπει είτε να είναι πολύ νεανικά και να μεταφερθούν στην περιοχή του SMBH με κάποιο άγνωστο μηχανισμό, ή πρέπει να είναι πολύ παλαιότερα από τη σκέψη και κατά κάποιο τρόπο να γίνουν «νεανικά» αλληλεπιδρώντας με τη μαύρη τρύπα και τα άμεσα περιβάλλοντά της. Θα μπορούσε να υπάρχει μια «κρήνη αστρικής νεολαίας» στο κέντρο του Γαλαξία μας;
«Η απογύμνωση των αστεριών λύνει το πρόβλημα της γέννησης.», Λένε οι συγγραφείς. «… Τα μόνα αστέρια που είναι δυνητικά αναγνωρίσιμα ως κόκκινοι γίγαντες του Γαλαξιακού Κέντρου χάνουν τους φακέλους τους και μετατρέπονται σε αστέρια S». Τα βασικά αστέρια S έχουν περάσει από μια διαδικασία γέννησης και ωρίμανσης συστάδων παρόμοια με τον Ήλιο μας. Επειδή μπορεί να είναι λιγότερο ογκώδη από ό, τι φανταζόταν (~ 1-4 ηλιακές μάζες), είχαν περισσότερο χρόνο να κινηθούν προς τον πυρήνα.
Οδηγημένοι προς τα μέσα από τη βαρυτική σκέδαση από πιο ογκώδη αστέρια, αυτοί οι γηράσκοντες κόκκινοι γίγαντες λαμβάνουν ένα κοσμικό "face-lift" - καθώς οι παλιρροιακές δυνάμεις της μαύρης τρύπας απογυμνώνουν τα εξωτερικά τους καλύμματα για να ενώσουν άλλα αέρια που τροφοδοτούν το ίδιο το SMBH. Λόγω της μεγαλύτερης διάρκειας της σκεπτόμενης μακροζωίας, αυτά τα αστέρια χαμηλότερης μάζας είχαν άφθονο χρόνο για να φτάσουν στον γαλαξιακό πυρήνα από πιο μακρινές συστάδες. Το γεγονός ότι έχουν χάσει τα καλύμματα τους εξηγεί τη σχετική λαμπρότητα, τις υψηλές θερμοκρασίες και την εμφανή νεολαία τους.
Έχει ο Ήλιος μας ένα τέτοιο μέλλον πριν;
Σύμφωνα με τη Melvyn Davies, «Όχι, ο ήλιος δεν θα υποστεί την ίδια μοίρα. Είμαστε πολύ μακριά από το γαλαξιακό κέντρο. Είμαστε περίπου 30000 έτη φωτός από τη μαύρη τρύπα. τα αστέρια που διασκορπίζονται έχουν έρθει από πολύ πιο κοντά, σίγουρα όχι περισσότερο από περίπου 3000 έτη φωτός. " Ο καθηγητής Andrew King προσθέτει: «Ο Ήλιος δεν έχει στενό σύντροφο που θα μπορούσε να διαταράξει την κανονική του εξέλιξη. Έτσι θα γίνει τελικά ένας κόκκινος γίγαντας και θα εξελιχθεί σε έναν λευκό νάνο.
Λοιπόν, φαίνεται ότι δεν υπάρχει πηγή νεότητας στο κέντρο του γαλαξία για τον Σολ.
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
