Как чёрные дыры делают звёзды моложе: удивительная наука космического каннибализма

По преданию, в 16-м веке венгерская графиня Елизавета Батори якобы обладала ужасным методом сохранения своей молодости. Согласно историческим записям, ее обвинили в убийстве сотен девушек. Она это сделала, чтобы погрузиться в их предположительно омолаживающую кровь. Верность этим обвинениям вызывает сомнения, однако желание обратиться к тайной черной магии в поисках вечной молодости остается неизменным.

Исследования, проведённые на падающих звездах в центре галактики Млечный Путь, указывают на то, что их возраст может быть значительно старше, чем предполагается и что их молодая красота может быть результатом космического каннибализма.

"Некоторые звезды получают выигрыш в лотерее столкновений. В результате столкновений и слияний они накапливают больше водорода. Хотя эти звёзды происходят из старых популяций, они маскируются под молодые звёзды. Они по сути являются звёздами-зомби: они поглощают своих соседей", — говорит астрофизик Санаи Роуз из Северо-Западного университета в Иллинойсе.

Эти результаты, хотя и не прошли рецензирование, были представлены в Astrophysical Journal Letters и доступны на arXiv.

Центр галактики — это место волнения. Там расположена огромная сверхмассивная чёрная дыра, масса которой в 4 миллиона раз превышает массу Солнца.

В этом регионе звёзды вращаются на огромных скоростях по длинным, петляющим орбитам. Их количество огромно. Галактический центр конкурирует со звёздами, которые находятся в густонаселенном центре Млечного Пути.

Это среда, где происходят звёздные столкновения.

"Это похоже на прогулку через переполненную станцию метро в Нью-Йорке в час пик. Если вы избегаете столкновений, то проходите очень близко друг к другу. Для звёзд эти близкие столкновения приводят к гравитационным взаимодействиям. Мы хотели исследовать, как эти столкновения влияют на звёздное население, и описать их последствия", — поясняет Роуз.

Наблюдение за звездами непосредственно в центре галактики затруднено из-за плотных облаков, мешающих наблюдениям на большинстве длин волн. Роуз и её коллеги обратились к моделированию, создавая модель галактического центра и изучая результаты движения звёзд.

Они обнаружили, что судьба сталкивающихся звёзд зависит от их близости к чёрной дыре. В пределах 0,01 парсека взаимодействие звёзд обычно остаётся без последствий, но из-за высоких скоростей они склонны выживать. Эти взаимодействия чаще всего заканчиваются незначительными столкновениями, при которых обе звезды остаются практически неповреждёнными, хотя могут потерять внешнюю оболочку.

Однако за пределами этой границы ситуация меняется. Звёзды движутся медленнее, поэтому они не могут сохранить импульс при столкновении. Вместо этого они оказываются в плену гравитации друг друга, что приводит к полному слиянию, образуя одну большую звезду.

В этом процессе некоторые звёзды набирают достаточно водорода, чтобы казаться моложе, даже если их возраст может быть выше. Но есть определенный компромисс: чем массивнее звезда, тем короче её жизненный цикл.

"Массивные звёзды можно сравнить с гигантскими автомобилями, потребляющими бензин. Они начинают с большого количества водорода, но сгорают очень быстро", — говорит Роуз.

Следует отметить, что результаты исследований объясняют странную особенность звёздного населения в центре галактики: отсутствие там старых красных гигантов. Потеря массы в результате столкновений и слияний, которые создают более массивные, но менее стабильные звёзды, уменьшает количество ожидаемых красных гигантов в этой области.

Дальнейшие наблюдательные и теоретические исследования могут пролить свет на эти процессы и раскрыть сложную динамику, происходящую в этой уникальной космической среде.