Τα αστέρια που βρίσκονται κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) στο κέντρο του Γαλαξία μας (Milky Way) ζουν σε συνεχή κίνδυνο, αλλά πολλά από αυτά εκμεταλλεύονται την ευκαιρία να κρύβουν την πραγματική τους ηλικία. Αυτό το πετυχαίνουν «καταβροχθίζοντας» γειτονικά αστέρια.
Οι αστρονόμοι μερικές φορές προβληματίζονται από αστέρια, που διαφορετικοί τρόποι εκτίμησης της ηλικίας τους παράγουν αντικρουόμενα αποτελέσματα. Η πιο συνηθισμένη εξήγηση είναι ότι το άστρο «έφαγε» έναν συνοδό του, κάνοντάς το να φαίνεται νεότερο από ό,τι είναι στην πραγματικότητα.
Στα ήσυχα γαλαξιακά προάστια στα οποία κατοικούμε, μια τέτοια συμπεριφορά είναι σπάνια επειδή υπάρχει άφθονος χώρος μεταξύ των άστρων και ελάχιστες ευκαιρίες για κανιβαλισμό.
Τι συμβαίνει στο κέντρο του Γαλαξία μας
Τα πράγματα είναι διαφορετικά κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας, όπου τα αστέρια συγκεντρώνονται τόσο κοντά και επιταχύνονται σε τεράστιες ταχύτητες από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, γνωστής ως «Τοξότης Α*».
Η Δρ Sanaea Rose του Πανεπιστημίου Northwestern έχει προσομοιώσει τη συμπεριφορά 1.000 άστρων κοντά στον Τοξότη Α* και αποκάλυψε πόσο επικίνδυνο μέρος μπορεί να είναι.
«Η περιοχή γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα είναι πυκνή με αστέρια που κινούνται με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες», δήλωσε η Rose. «Είναι λίγο σαν να τρέχεις μέσα σε έναν απίστευτα γεμάτο σταθμό του μετρό σε ώρα αιχμής. Αν δεν συγκρουστείς με άλλους ανθρώπους, τότε περνάς πολύ κοντά από αυτούς. Για τα αστέρια, αυτές οι κοντινές συγκρούσεις εξακολουθούν να προκαλούν βαρυτική αλληλεπίδραση. Θέλαμε να διερευνήσουμε τι σημαίνουν αυτές οι συγκρούσεις και αλληλεπιδράσεις για τον αστρικό πληθυσμό και να χαρακτηρίσουμε τα αποτελέσματά τους» πρόσθεσε.
«Το κοντινότερο αστέρι στον ήλιο μας απέχει περίπου τέσσερα έτη φωτός. Στην ίδια απόσταση κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, υπάρχουν περισσότερα από ένα εκατομμύριο αστέρια» εξήγησε η Rose.
H Rose και οι συνεργάτες του μοντελοποίησαν πόσο συχνά συγκρούονται τα αστέρια κάτω από αυτές τις συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη την πυκνότητα με την οποία είναι στοιβαγμένα, τη μάζα τους, την ταχύτητα της τροχιάς τους και τη βαρυτική επίδραση του Τοξότη Α*.
Πηγή εικόνας: ESO/L. Calçada/Spaceengine.org
Τα «βίαια high fives» και τα αστέρια-ζόμπι
Ο πιο σημαντικός παράγοντας, διαπίστωσε η ομάδα, ήταν η απόσταση από την υπερμεγεθή μαύρη τρύπα. Μόλις φτάσει ένα αστέρι σε αποστάσεις 0,03 έτη φωτός, οι συναντήσεις είναι συχνές. Ωστόσο, σπάνια πρόκειται για απευθείας χτυπήματα.
Αντίθετα, υφίστανται αυτό που h Rose αποκαλεί “βίαια κόλλα πέντε (high fives)”. Το ζευγάρι περνάει το ένα από το άλλο, αλλά τα εξωτερικά τους στρώματα σχίζονται, με το βάθος των απωλειών να εξαρτάται από τις σχετικές ταχύτητες των άστρων και την εγγύτητα της σύγκρουσης.
«Αυτές οι καταστροφικές συγκρούσεις έχουν ως αποτέλεσμα έναν πληθυσμό παράξενων, απογυμνωμένων άστρων χαμηλής μάζας», δήλωσε h Rose.
Μέσα σε αυτή την περιοχή, ορισμένα αστέρια χάνουν τόσο πολύ από τον εαυτό τους που παύουν να είναι σε θέση να συντηρηθούν, οδηγώντας στο μισό του πληθυσμού των αστέρων χαμηλής μάζας σε αυτή την περιοχή.
Λίγο πιο μακριά, σε αποστάσεις μικροσκοπικές για την κλίμακα του υπόλοιπου γαλαξία, οι συγκρούσεις είναι σπανιότερες – αλλά ένα άστρο με τη μάζα του Ήλιου θα υποστεί τουλάχιστον μία κατά τη διάρκεια της ζωής του. Όταν συμβαίνει αυτό, τα αστέρια δεν έχουν την ενέργεια για να ξεφύγουν το ένα από το άλλο. Αντ’ αυτού, συνδυάζονται για να γίνουν μεγαλύτερα, νεότερα αστέρια.
Για ορισμένα άστρα που βρίσκονται κοντά στον Τοξότη Α* (αλλά όχι πολύ κοντά), αυτό μπορεί να συμβεί πολλές φορές, σχηματίζοντας γίγαντες με μάζες πάνω από 10 φορές μεγαλύτερες από αυτές του Ήλιου. Η Rose και οι συν-συγγραφείς υπολογίζουν ότι υπάρχουν περίπου 100 τέτοιοι πολυ-κανιβαλικοί γίγαντες που παραμονεύουν σε αυτή την περιοχή.
«Λίγα αστέρια κερδίζουν το λαχείο των συγκρούσεων», δήλωσε ο Rose. «Μέσω των συγκρούσεων και των συγχωνεύσεων, αυτά τα άστρα συγκεντρώνουν περισσότερο υδρογόνο. Παρόλο που σχηματίστηκαν από έναν παλαιότερο πληθυσμό, μεταμφιέζονται σε αναζωογονημένα, νεαρά αστέρια. Είναι σαν αστέρια ζόμπι- τρώνε τους γείτονές τους».
Στα αστέρα, η μεγαλύτερη μάζα σημαίνει μικρότερη διάρκεια ζωής, καθώς ο ρυθμός με τον οποίο τα αστέρια συντηρούν το υδρογόνο τους αυξάνεται ταχύτερα από την ίδια τη μάζα. Συνεπώς, η νεανική εμφάνιση συνοδεύεται από μικρό προσδόκιμο ζωής. Αυτό δεν έχει πάντα σημασία, επειδή τα άστρα θα πλησιάσουν αρκετά κοντά στον Τοξότη Α* ώστε να γίνουν μέρος του δίσκου προσαύξησης του πριν πεθάνουν από αυτό που θα μπορούσε να θεωρηθεί φυσικό. Όσο μεγαλύτερο είναι ένα αστέρι, ωστόσο, τόσο πιο πιθανό είναι να μετατραπεί σε σουπερνόβα πριν φαγωθεί από μια μαύρη τρύπα.
«Είναι ένα περιβάλλον που δεν μοιάζει με κανένα άλλο. Τα αστέρια, τα οποία βρίσκονται υπό την επιρροή μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας σε μια πολύ πυκνοκατοικημένη περιοχή, δεν μοιάζουν με τίποτα που θα δούμε ποτέ στη δική μας ηλιακή γειτονιά. Αλλά αν μπορέσουμε να μάθουμε για αυτούς τους αστρικούς πληθυσμούς, τότε ίσως μπορέσουμε να μάθουμε κάτι καινούργιο για το πώς συγκροτήθηκε το γαλαξιακό κέντρο. Τουλάχιστον, σίγουρα παρέχει ένα σημείο αντίθεσης για τη γειτονιά όπου ζούμε» κατέληξε η Rose.
Η Rose παρουσίασε την εργασία της στη συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας τον Απρίλιο, βασισμένη σε προηγουμένως δημοσιευμένες εργασίες στα περιοδικά The Astrophysical Journal Letters και The Astrophysical Journal, στις οποίες ήταν κύρια συγγραφέας.