המחקר החדש של אוניברסיטת נורת'ווסטרן באמצעות הדמיות של 1,000 כוכבים סביב החור השחור הסופר-מאסיבי של שביל החלב, קשת A*, מגלה שהתנגשויות כוכבים במהירות גבוהה מובילות להיווצרות כוכבים בעלי מראה צעיר. כוכבים אלה הופכים מפושטים ובעלי מסה נמוכה או מתמזגים ליישויות מסיביות, ומציגים מראה מחודש למרות מקורותיהם העתיקים. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר חדש עוקב אחר גורלם של כוכבים החיים בסמוך ל שביל החלבהמרכזית חור שחור.
למרות גילם העתיק, כמה כוכבים המקיפים את החור השחור הסופר-מאסיבי המרכזי של שביל החלב נראים צעירים בצורה מטעה. אבל בניגוד לבני אדם, שעשויים להיראות מחודשים מסיבוב חדש של הזרקות קולגן, הכוכבים האלה נראים צעירים מסיבה הרבה יותר אפלה.
הם אכלו את השכנים שלהם.
זה רק אחד מהממצאים היותר מוזרים מחדש האוניברסיטה הצפון מערבית מחקר. בעזרת מודל חדש, אסטרופיזיקאים עקבו אחר מסעותיהם האלימים של 1,000 כוכבים מדומים המקיפים את החור השחור העל-מסיבי המרכזי של הגלקסיה שלנו, קשת A* (Sgr A*).
כל כך עמוס בכוכבים, האזור חווה בדרך כלל התנגשויות כוכבים אכזריות. על ידי הדמיית ההשפעות של התנגשויות אינטנסיביות אלה, העבודה החדשה מגלה ששורדי התנגשות יכולים לאבד מסה כדי להפוך לכוכבים מופשטים, בעלי מסה נמוכה או יכולים להתמזג עם כוכבים אחרים כדי להפוך למסיביים ולהתחדש במראה.
"האזור סביב החור השחור המרכזי צפוף עם כוכבים הנעים במהירויות גבוהות במיוחד", אמרה סניאה סי רוז, סאנה סי. רוז, שהובילה את המחקר. "זה קצת כמו לרוץ דרך תחנת רכבת תחתית צפופה להפליא בעיר ניו יורק בשעות העומס. אם אתה לא מתנגש באנשים אחרים, אז אתה עובר קרוב מאוד לידם. עבור כוכבים, ההתנגשויות הקרובות הללו עדיין גורמות להם לקיים אינטראקציה כבידה. רצינו לחקור מה המשמעות של ההתנגשויות והאינטראקציות הללו עבור אוכלוסיית הכוכבים ולאפיין את התוצאות שלהם".
איור זה מציג את מסלולי הכוכבים הקרובים מאוד לקשת A*, חור שחור סופר-מסיבי בלב שביל החלב. קרדיט: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org
רוז הציגה את המחקר הזה היום (4 באפריל) במפגש אפריל של האגודה האמריקנית לפיזיקה (APS) בסקרמנטו, קליפורניה. "התנגשויות כוכבים במרכז הגלקטי" היה חלק מהמפגש "אסטרופיזיקה של חלקיקים והמרכז הגלקטי".
רוז היא עמית פוסט-דוקטורט של לינדהיימר במרכז נורת'ווסטרן לחקר ומחקר בין-תחומיים באסטרופיזיקה (CIERA). היא החלה בעבודה זו כדוקטורט. מועמד ב UCLAשם ייעצה לה האסטרופיזיקאית והפוסט-דוקטורנט לשעבר של נורת'ווסטרן סמדר נאוז.
נועד להתנגש
מרכז שביל החלב שלנו הוא מקום מוזר ופראי. כוח הכבידה של Sgr A* מאיץ כוכבים להסתובב במסלוליהם במהירויות מפחידות. והמספר העצום של כוכבים ארוזים במרכז הגלקסיה הוא למעלה ממיליון. המקבץ הדחוס בצפיפות בתוספת המהירויות הבזק שוות לדרבי הריסה במהירות גבוהה. באזור הפנימי ביותר – בטווח של 0.1 פרקים מהחור השחור – מעטים הכוכבים בורחים ללא פגע.
"הכוכב הקרוב ביותר לשמש שלנו נמצא במרחק של כארבע שנות אור," הסבירה רוז. "בתוך אותו מרחק ליד החור השחור הסופר-מאסיבי, יש יותר ממיליון כוכבים. זו שכונה צפופה להפליא. נוסף על כך, לחור השחור העל-מסיבי יש כוח משיכה חזק מאוד. כשהם מקיפים את החור השחור, כוכבים יכולים לנוע באלפי קילומטרים לשנייה".
בשכונה הדוקה והקדחתנית הזו, כוכבים יכולים להתנגש בכוכבים אחרים. וככל שהכוכבים חיים קרוב יותר לחור השחור הסופר מסיבי, הסבירות להתנגשות עולה. סקרן לגבי התוצאות של התנגשויות אלה, רוז ומשתפי הפעולה שלה פיתחו סימולציה כדי להתחקות אחר גורלן של אוכלוסיות כוכבים במרכז הגלקטי. ההדמיה לוקחת בחשבון מספר גורמים: צפיפות צביר הכוכבים, מסת הכוכבים, מהירות מסלול, כוח המשיכה ומרחקים מה-Sgr A*.
מ-'high fives אלימים' ועד מיזוגים טוטאליים
במחקר שלה, רוז מיקדה גורם אחד שסביר שיקבע את גורלו של כוכב: המרחק שלו מהחור השחור הסופר-מאסיבי.
במרחק של 0.01 פרקים מהחור השחור, כוכבים – הנעים במהירויות המגיעות לאלפי קילומטרים בשנייה – נתקלים ללא הרף זה בזה. לעתים רחוקות מדובר בהתנגשות חזיתית ויותר כמו "היי פייב אלים", כפי שרוז מתארת זאת. ההשפעות אינן חזקות מספיק כדי לרסק את הכוכבים לחלוטין. במקום זאת, הם משילים את השכבות החיצוניות שלהם וממשיכים במהירות במסלול ההתנגשות.
"הם דופקים זה בזה וממשיכים ללכת," אמרה רוז. "הם פשוט מרעים זה את זה כאילו הם מחליפים היי פייב אלים מאוד. זה גורם לכוכבים לפלוט חומר כלשהו ולאבד את השכבות החיצוניות שלהם. תלוי כמה מהר הם נעים וכמה הם חופפים כשהם מתנגשים, הם עלולים לאבד לא מעט מהשכבות החיצוניות שלהם. ההתנגשויות ההרסניות הללו גורמות לאוכלוסייה של כוכבים מוזרים, מפושטים, בעלי מסה נמוכה".
מחוץ ל-0.01 פרסק, כוכבים נעים בקצב רגוע יותר – מאות קילומטרים לשנייה בניגוד לאלפים. בגלל המהירויות האיטיות יותר, הכוכבים האלה מתנגשים זה בזה אבל אז אין להם מספיק אנרגיה לברוח. במקום זאת, הם מתמזגים כדי להפוך למסיביים יותר. במקרים מסוימים, הם עשויים אפילו להתמזג מספר פעמים כדי להפוך למסיביים פי 10 מהשמש שלנו.
"כמה כוכבים זוכים בהגרלת ההתנגשות", אמרה רוז. "באמצעות התנגשויות ומיזוגים, הכוכבים האלה אוספים יותר מימן. למרות שהם נוצרו מאוכלוסיה מבוגרת יותר, הם מתחפשים לכוכבים מחודשים, צעירים למראה. הם כמו כוכבי זומבים; הם אוכלים את השכנים שלהם".
אבל המראה הצעיר מגיע במחיר של תוחלת חיים קצרה יותר.
"הם מתים מהר מאוד," אמרה רוז. "כוכבים מאסיביים הם סוג של מכוניות ענקיות זוללות דלק. הם מתחילים עם הרבה מימן, אבל הם נשרפים דרכו מאוד מאוד מהר".
סביבה קיצונית 'לא דומה לאף אחת אחרת'
למרות שרוז מוצאת שמחה פשוטה בחקר האזור המוזר והקיצוני ליד המרכז הגלקטי שלנו, עבודתה יכולה גם לחשוף מידע על ההיסטוריה של שביל החלב. ומכיוון שהאשכול המרכזי קשה מאוד לצפייה, הסימולציות של הצוות שלה יכולות להאיר תהליכים נסתרים אחרת.
"זו סביבה שאינה דומה לאף סביבה אחרת," אמרה רוז. "כוכבים, שנמצאים תחת השפעת חור שחור סופר מסיבי באזור צפוף מאוד, אינם דומים לשום דבר שאי פעם נראה בשכונה הסולרית שלנו. אבל אם נוכל ללמוד על אוכלוסיות הכוכבים הללו, אז אולי נוכל ללמוד משהו חדש על האופן שבו המרכז הגלקטי הורכב. לכל הפחות, זה בהחלט מספק נקודת ניגוד לשכונה שבה אנחנו גרים".
מצגת ה-APS של רוז כללה מחקר שפורסם על ידי ה מכתבי יומן אסטרופיזיים במרץ 2024 ואילך ה כתב עת אסטרופיזי בספטמבר 2023.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע (מספר מענק AST 2206428) ו נאס"א (מספר מענק 80NSSC20K050) וכן על ידי מלגת צ'ארלס אי. יאנג, מלגת שנת התזה ב-UCLA, מלגת תאצ'ר, מכון בהאומיק ומילגת CIERA Lindheimer.
