Новая модель «звёздной мельницы» объясняет сотни миллионов чёрных дыр в центре Млечного Пути

25.03.2025 21:09:00 | iXBT.com

Центральная область Млечного Пути, скрытая плотным покровом межзвёздного газа и пыли, остаётся одной из самых загадочных зон галактики. Наблюдения в инфракрасном и радиодиапазонах позволили идентифицировать молодые звёзды, облака газа и сверхмассивную чёрную дыру Sgr A*, однако оценка количества чёрных дыр звёздной массы долгое время оставалась нерешённой проблемой. Согласно новому исследованию, их количество вокруг Sgr A* может достигать сотен миллионов на кубический парсек — в тысячи раз выше предыдущих прогнозов.

Иллюстрация скопления в центре нашей галактики. Источник: NCSA, UCLA / Keck

Традиционные модели формирования звёзд вблизи галактического центра предсказывали присутствие около 300 чёрных дыр в ближайших окрестностях Sgr A*. Однако высокая плотность газа и пыли в этом регионе, как выяснилось, способствует рождению массивных звёзд O- и B-типов. Такие объекты живут всего несколько миллионов лет, завершая жизненный цикл взрывами сверхновых. Их ядра коллапсируют в чёрные дыры, а выброшенное вещество становится материалом для новых поколений звёзд. Многократное повторение этого процесса, согласно авторам исследования, привело к накоплению чёрных дыр, которые, сталкиваясь со звёздами, разрывают их, ускоряя формирование новых светил и компактных объектов, словно «звёздная мельница».

Для проверки гипотезы команда применила статистический анализ, основанный на концепции «времени столкновений» — периоде, через который звезда и чёрная дыра должны сблизиться до критического расстояния. Расчёты показали, что при плотности в 100 млн чёрных дыр на кубический парсек крупные O-звёзды, наиболее уязвимые из-за своих размеров, будут сталкиваться с ними чаще, чем формируются. Это объясняет дефицит таких объектов в окрестностях Sgr A* по сравнению с другими регионами Галактики. В то же время более компактные B-звёзды, чьё количество соответствует средним значениям, реже попадают в опасную зону.

Косвенным подтверждением модели стали гиперскоростные звёзды, обнаруженные в гало Млечного Пути. Известно около дюжины таких объектов, скорость которых превышает 500 км/с — достаточно для преодоления гравитации галактики. Исследователи связали их происхождение с тесными сближениями с чёрными дырами в центре, где гравитационные взаимодействия способны «катапультировать» светила в межгалактическое пространство.

Если выводы работы верны, то центральный парсек Млечного Пути представляет собой динамически активную зону, где чёрные дыры играют ключевую роль в эволюции звёзд. Однако для окончательного подтверждения существования «звёздной мельницы» необходимы новые наблюдения, включая регистрацию гравитационных волн от слияний чёрных дыр или следов их влияния на окружающий газ. Уже в ближайшие годы обсерватории следующего поколения, такие как LISA и ELT, могут предоставить данные, которые поставят точку в этом вопросе.

Подробнее