Астрономы предложили новую модель, которая впервые позволяет в рамках единой схемы объяснить особенности орбит молодых звёзд, окружающих сверхмассивную чёрную дыру Стрелец A*. Согласно новой работе, эти звёзды могли сформироваться одновременно из одного газового диска, а различие их нынешних орбит объясняется длительным гравитационным воздействием относительно близкого к чёрной дыре массивного объекта.
В непосредственной близости от чёрной дыры в центре нашей Галактики находятся молодые массивные звёзды возрастом не более 15 миллионов лет. Однако их орбиты сильно различаются, и именно это на протяжении многих лет оставалось одной из главных загадок центра Млечного Пути.
Астрономы выделяют три основные группы таких звёзд. Ближе всего к чёрной дыре расположено плотное скопление так называемых S-звёзд. Они более холодные и движутся по сильно вытянутым орбитам с произвольным наклоном. Дальше находится диск из более массивных и горячих звёзд, которые вращаются вокруг Стрельца A* в одном направлении. А вокруг них существует ещё одна, более разреженная популяция звёзд с орбитами самых разных наклонов, не образующая выраженной структуры.
До сих пор ни одна из предложенных моделей не могла одновременно объяснить существование всех трёх групп. Авторы новой работы предположили, что первоначально все эти звёзды сформировались в одном газовом диске вокруг сверхмассивной чёрной дыры. Затем на протяжении миллионов лет на их движение воздействовал ещё один объект массой около 10 тысяч Солнечных. Согласно модели, это могла быть либо чёрная дыра промежуточной массы, либо очень плотное звёздное скопление, вращающееся вокруг Стрельца A* на большем расстоянии.
При этом и сами звёзды воздействовали друг на друга своим тяготением. Постепенно они перераспределяли между собой энергию и угловой момент. В результате орбиты внутренних звёзд становились всё более хаотичными, что, согласно модели, привело к формированию наблюдаемой сегодня популяции S-звёзд, тогда как внешний звёздный диск в значительной степени сохранил свою первоначальную структуру.
Компьютерное моделирование показало, что такая схема воспроизводит все основные особенности наблюдаемой системы. Она объясняет случайные наклоны и высокие эксцентриситеты орбит S-звёзд. Также, в отличие от предыдущих моделей, она воспроизводит существование упорядоченного вращающегося диска и недавно обнаруженный дефицит S-звёзд в определённом диапазоне орбит. При этом все изменения укладываются в реальный возраст звёзд.
Авторы работы также предполагают, что роль второго массивного объекта может играть звёздное скопление IRS-13E, расположенное примерно в 0,13 парсека от центральной чёрной дыры. В дальнейшем исследователи рассчитывают проверить эту гипотезу с помощью более точных наблюдений за движением и внутренней структурой этого скопления.