מרבית הכוכבים של שביל החלב - כמו השמש שלנו - נעים במסלולי מעגלים כמעט-מיליוניים שאינם מופרעים על ידי החור השחור העל-מסיבי (SMBH) באמצע הגלקסיה. אולם בכביש החלב הכוכבים המרכזיים יכולים להציג תנועות תזזיתיות במיוחד ואקסצנטריות במיוחד. אלו הקרובים ביותר ל- SMBH מבלים את רוב זמנם ליד אפליון - הרחק מאופק האירועים שלה. אך אחיזת הכבידה הבלתי פוסקת של ה- SMBH מושכת אותם במהרה שוב אל עבר perihelion. מכיוון שכוכבים אלה מאבדים את דרכם בטוב כוח המשיכה של ה- SMBH, הם מאיצים במהירות - רק נמלטים מפירוק מוחלט בגלל המומנטום הזוויתי הגבוה ביותר שלהם.
"כוכבי S" כאלה זוהו לראשונה על ידי שני צוותים עצמאיים של אסטרונומים (האחד בראשות ריינהרד גנזל במכון מקס פלאנק בגארצ'ינג, גרמניה, והשני על ידי אנדראה גהז ב- UCLA) בשנת 2002. עקב ריכוזי גז גדולים ו על ידי אבק העוטף את הגרעין הגלקטי, הצוותים היו צריכים לאתר את המקורות הניידים ביותר הללו באמצעות אור אינפרא אדום. על ידי חיפוש אחר שינויים בספקטרום הכוכבים וקביעת כמה מהר הם נעו ביחס לחפצים אחרים, ניתן היה להשיג מסלול מדויק. בשלוש השנים שחלפו מאז התגלו כוכב S אחד (S2) כמעט סיים מסלול שלם של ה- SMBH של שביל החלב.
אבל יש משהו מאוד מוזר בכוכבי S. על סמך מודלים עכשוויים של אבולוציה מהממת, כוכבים אלה צריכים להיות ישנים מאוד - אך איכשהו הצליחו לשמור על כל מאפייני הנעורים.
לאסטרונומים התיאורטיים מלווין דייויס ממצפה הכוכבים של לונד, שבדיה ואנדרו קינג מאוניברסיטת לסטר, בריטניה, יש תשובה: "התמונה שלנו מסבירה בו זמנית מדוע לכוכבי S יש מסלולי כבול חזק, ולהידלדלותם של ענקים אדומים במרכזם של הגלקסיה. " מרבית הכוכבים שנראים סביבנו (מחוץ לחלב המרכזי) הבינו היטב את מחזורי החיים. כוכבים אלה עוברים דרך "רצף עיקרי" של התפתחות - שמקורם כגופים גדולים וטמפרטורה נמוכה עם תנורי פיוז'ן מרכזיים ומסתיימים כגמדים לבנים קטנים המקרינים "חום" כאור גלוי תוך שהם מצטננים בשקט בין דמדומי הקריירה השמימית שלהם.
ייעודו של כוכב נקבע בעיקר על ידי המסה שלו. כוכבים סופר-מאסיביים (גדולים כמו 150 שמשות) חיים חיים מהירים מאוד ושרדו כל עוד חמישים אלף שנה. במהלך שנות נעוריהם, כוכבים אלה נוהגים כענקים כחולים מבריקים עם טמפרטורות פני שטח גבוהות כמו 30,000 מעלות צלזיוס. בינתיים, כוכבים צנועים יותר כמו השמש חיים הרבה יותר זמן, זוהרים במתינות במשך 5 עד 15 מיליארד שנים בטמפרטורות שטח נמוכות יותר (5,000 - 10,000 מעלות) ג). בתוך כל הכוכבים התנורים הגרעיניים מספקים את האנרגיה הדרושה ליצירת אור גלוי. ככל שכוכב מתבגר, הכבשן הגרעיני שלו גדל בשטח הפנים והוא מפטיר עוד ועוד קרינה. בנקודה מסוימת לחץ הקרינה מתעצם עד כדי כך שהאווירה החיצונית של הכוכב מתנפחת פעמים רבות. מעטפת גזים מפוזרת בטמפרטורה נמוכה מספרת לאסטרונומים שכוכב מתקדם היטב בגיל ומתקרב לסוף מחזור חייו.
אבל אין "ענקים אדומים" כאלה בקרב כוכבי ה- S במרכז שביל החלב.
כל הכוכבים נולדים באשכולות ויוצרים אסוציאציות. זה אמור לכלול כוכבי S בסמוך ל- SMBH. אשכולות כוכבים משקעים כקבוצה מתוך אזורים גדולים של אבק ערפילי וגז קדמוני. אף על פי שכוכבי צביר קשורים זה לזה בכבידה, כוחות הגאות והשפל ממרכז הגלקסיה יכולים לקרוע אותם לאורך מיליוני שנים. כוכבים בודדים בתוך אשכולות כאלה מסתחררים פנימה לעבר ליבת הגלקסיה. כשזה קורה, כוכבים אלו צריכים להתיישן ולהפוך ל"כוכבים בתוך כוכבים "- ליבות כוכבים כחולות קורנות במיוחד, עטופות במעטפות נפוחות אדומות בגז אדום. במאמרם "כוכבי המרכז הגלקטי" (שפורסם ב21- במרץ, 2005) ממשיכים המחברים ואומרים: "כוכבי S מסלול באזור שבו כוחות גאות ושפל מהחור השחור-מסיבי המרכזי מונעים היווצרות כוכבים."
על פי החשיבה האסטרונומית הנוכחית כוכבי S צריכים גם להיווצר באשכולות, ועל אשכולות אלה להיות מקורם הרחק מכוחות הגאות והשפל ליד ליבת הגלקסיה. יתכן, כמובן, שלכוכבי S יש מחזור לידה שונה מכוכבים אחרים. רעיון אחד שנחקר על ידי התיאורטיקנים הוא שכוכבי S-ליבת נוצרים כתוצאה מהתנגשויות אחרונות בין עננים מולקולריים צפופים ליד שביל החלב המרכזי. רעיון אחר הוא שהם עשויים להיות מוטבעים מתוך דיסק ההקרדה המקיף את ה- SMBH עצמו. כדי להסביר את הזוהר שלהם, ואת הטמפרטורות הגבוהות (30K מעלות צלזיוס), כוכבי S חייבים להיות מסות ביניים (~ 10 שמש) ולחיות מחזורי חיים קצרים יחסית (~ 10 Myrs). בגלל האילוצים הללו כוכבי ליבה חייבים כולם להיות צעירים יחסית, וחדשים להיווצר כל העת.
"תמונה אלטרנטיבית מתקבלת על הדעת היא שכוכבי S נובעים מהטבעה של מקבצי כוכבים ענקיים לעבר החור השחור על ידי חיכוך דינמי. עם זאת גאות והשפל משבשות אשכולות כאלה במרחקים הרבה יותר החוצה מאשר אזור הכוכבים S שנצפו. כדי לספק את כוכבי ה- S דרוש פיזור למסלולי רדיאלי קרובים על ידי אינטראקציות כבידה עם כוכבים אחרים. עם זאת, תהליך זה מתרחש בטווח זמן שיעלה באופן משמעותי על אורך החיים ברצף הראשי של כוכבים כאלה של הטמפרטורות הנצפות. " כותב הצמד.
באופן יעיל, כוכבי S מרכזיים חייבים להיות מאוד נעורים ומועברים לאזור ה- SMBH על ידי מנגנון לא ידוע כלשהו, או שהם חייבים להיות מבוגרים בהרבה מהמחשבה, ולהפוך איכשהו "נעורים" על ידי אינטראקציה עם החור השחור וסביבתו המיידית. האם יכולה להיות "מעיין של נוער מהמם" במרכז גלקסיית שביל החלב?
"הפשטת כוכבים פותרת את בעיית הלידה.", אומרים המחברים. "... הכוכבים היחידים שניתן לזהות אותם כענקים אדומים של מרכז הגלקטיק מאבדים את המעטפות שלהם והופכים לכוכבי S במקום זאת." כוכבי S ליבה עברו תהליך של לידת אשכולות והתבגרות הדומה לשמש שלנו. מכיוון שהם עשויים להיות פחות מאסיביים ממה שחשבו פעם (~ 1-4 מסות שמש), היה להם יותר זמן לנוע לעבר הגרעין.
מונעים פנימה על ידי פיזור הכבידה מכוכבים מאסיביים יותר, ענקים אדומים מזדקנים מקבלים "מתיחת פנים" קוסמית - כאשר כוחות הגאות והשפל של החור השחור מפשטים את תכריכי החוץ שלהם כדי להצטרף לגזים אחרים המתדלקים את ה- SMBH עצמו. בגלל אורך חיים רב יותר מפעם אחת, כוכבי המסה הנמוכים הללו הספיקו להגיע לליבה הגלקטית מאשכולות רחוקים יותר. העובדה שאיבדו את תכריכותיהם מסבירה את הברק היחסי שלהם, הטמפרטורות הגבוהות והנוער לכאורה.
האם לשמש שלנו יש עתיד כזה לפניה?
לדברי מלווין דייויס, "לא, השמש לא תסבול אותו גורל. אנחנו רחוקים מדי מהמרכז הגלקטי. אנחנו בערך 30000 שנות אור מהחור השחור; הכוכבים שמתפזרים התקרבו הרבה יותר קרוב, בטח לא רחוק מכ -3,000 שנות אור. " פרופסור אנדרו קינג מוסיף, "לשמש אין בן לוויה קרוב שיכול להפריע להתפתחותו הרגילה. כך שבסופו של דבר זה יהפוך לענק אדום ויתפתח לגמד לבן-טחנה. "
ובכן, נראה שבמרכז הגלקסיה אין מעיין נוער לנושא סול.
נכתב על ידי ג'ף ברבור
