Sebilangan besar bintang Bima Sakti - seperti Matahari kita sendiri - bergerak dalam orbit bulat dekat berjuta-juta tahun yang tidak terganggu oleh lubang hitam super-besar (SMBH) di tengah galaksi. Tetapi di Milky Way Central bintang dapat menampilkan gerakan yang sangat luar biasa dan sangat eksentrik. Mereka yang paling dekat dengan SMBH menghabiskan sebahagian besar waktunya di dekat aphelion - jauh dari cakerawala acara. Tetapi cengkaman graviti tanpa henti SMBH segera menarik mereka ke arah perihelion. Oleh kerana bintang-bintang ini kehilangan kedudukan mereka di graviti SMBH, mereka mempercepat dengan cepat - hanya melepaskan diri dari pembubaran total kerana momentum sudut orbitnya yang sangat tinggi.
"Bintang S" semacam itu pertama kali dikenal pasti oleh dua pasukan astronomi bebas (satu diketuai oleh Reinhard Genzel di Institut Max Planck di Garching, Jerman, dan yang lain oleh Andrea Ghez di UCLA) pada tahun 2002. Kerana kepekatan gas dan gas yang tinggi habuk yang mengelilingi teras galaksi, pasukan harus mengesan sumber yang sangat mudah alih ini menggunakan cahaya inframerah. Dengan mencari pergeseran dalam spektrum bintang dan menentukan seberapa cepat mereka bergerak dalam hubungan dengan objek lain, orbit tepat dapat diperoleh. Dalam tiga tahun sejak penemuan mereka, satu bintang S (S2) hampir menyelesaikan orbit SMBH Bima Sakti.
Tetapi ada sesuatu yang sangat pelik mengenai bintang-S. Berdasarkan model evolusi bintang yang terkini, bintang-bintang ini semestinya sangat tua - tetapi entah bagaimana berjaya mengekalkan semua ciri muda.
Ahli astronomi teoritis Melvyn Davies dari Lund Observatory, Sweden dan Andrew King dari University of Leicester, United Kingdom mempunyai jawapan: "Gambar kami secara serentak menjelaskan mengapa bintang-S mempunyai orbit yang terikat dengan ketat, dan penipisan raksasa merah yang dilihat di pusat Galaxy. " Sebilangan besar bintang yang dilihat di sekitar kita (di luar Bima Sakti Pusat) telah memahami kitaran hidup dengan baik. Bintang-bintang ini melalui "urutan utama" pembangunan - berasal dari badan bersuhu besar dan besar dengan tungku peleburan pusat yang membara dan berakhir sebagai kurcaci putih kecil yang memancarkan "panas" sebagai cahaya yang kelihatan sambil diam-diam bersantai di senja karier langit mereka.
Takdir bintang terutamanya ditentukan oleh jisimnya. Bintang super besar, (sebanyak 150 Matahari) menjalani kehidupan yang sangat pantas dan bertahan selama lima puluh ribu tahun. Semasa muda mereka, bintang-bintang ini bersinar seperti raksasa biru yang cemerlang dengan suhu permukaan setinggi 30,000 darjah C. Sementara itu, bintang yang lebih sederhana seperti Matahari hidup lebih lama, bersinar dengan panas selama 5 hingga 15 bilion tahun pada suhu permukaan yang lebih rendah (5,000 - 10,000 darjah C). Di dalam semua bintang tungku nuklear memberikan tenaga yang diperlukan untuk mencipta cahaya yang dapat dilihat. Ketika bintang matang, tungku nuklearnya tumbuh di kawasan permukaan dan ia mengeluarkan lebih banyak sinaran. Pada titik tertentu tekanan sinaran teras menjadi begitu kuat sehingga atmosfera luar bintang membengkak berkali-kali. Sampul gas bersuhu rendah yang menyebar ini memberitahu para astronom bahawa sebuah bintang sudah maju dalam usia dan menghampiri akhir kitaran hayatnya.
Tetapi tidak ada "raksasa merah" seperti itu di antara bintang-S di Milky Way Central.
Semua bintang dilahirkan dalam kelompok dan membentuk persatuan. Ini mesti merangkumi bintang-S berhampiran SMBH. Kelompok bintang mengendap sebagai kumpulan dari kawasan besar debu nebular dan gas primordial. Walaupun bintang kluster terikat secara gravitasi, kekuatan pasang surut dari pusat galaksi dapat meruntuhkannya selama berjuta-juta tahun. Bintang-bintang individu dalam kelompok tersebut kemudian berpusing ke dalam ke arah teras galaksi. Apabila ini berlaku, bintang-bintang ini akan bertambah tua untuk menjadi "bintang dalam bintang" - teras bintang biru yang sangat bersinar yang diselimuti oleh sampul gergasi merah gas yang sangat bengkak. Dalam makalah mereka "The Stars of the Galactic Center" (diterbitkan 21 Mac 2005) para penulis melanjutkan dengan mengatakan: "Bintang-bintang mengorbit di wilayah di mana kekuatan pasang surut dari lubang hitam super-besar pusat menghalang pembentukan bintang."
Menurut pemikiran astronomi semasa, bintang-S juga harus terbentuk dalam kelompok, dan kelompok-kelompok ini mesti berasal jauh dari daya pasang surut berhampiran teras galaksi. Sudah tentu, kemungkinan bintang S mempunyai kitaran kelahiran yang berbeza daripada bintang lain. Satu idea yang diterokai oleh ahli teori adalah bahawa bintang-bintang inti terbentuk akibat pertembungan baru-baru ini antara awan molekul padat berhampiran Bima Sakti Tengah. Pengertian lain adalah bahawa mereka mungkin berputar dari cakera pertambahan yang mengelilingi SMBH itu sendiri. Untuk memperhitungkan kecerahan dan suhu tinggi (30K darjah C), bintang S mesti mempunyai jisim pertengahan (~ 10 solar) dan menjalani kitaran hidup yang agak pendek (~ 10 Mrs). Kerana kekangan ini, bintang-bintang inti mestilah relatif muda dan yang baru mesti sentiasa terbentuk.
"Gambaran alternatif yang masuk akal adalah bahawa bintang-S terhasil dari tenggelamnya gugus bintang besar ke arah lubang hitam oleh geseran dinamik. Walau bagaimanapun, pasang surut mengganggu kluster tersebut pada jarak yang jauh lebih jauh daripada kawasan bintang-S yang diperhatikan. Untuk membekalkan bintang-S memerlukan penyerakan ke orbit radial berhampiran dengan interaksi graviti dengan bintang lain. Bagaimanapun, proses ini berlaku pada skala waktu yang jauh melebihi jangka hayat utama bintang-bintang seperti suhu yang diperhatikan. " tulis pasangan itu.
Secara berkesan, bintang-bintang inti mestilah sangat muda dan dihantar ke wilayah SMBH dengan beberapa mekanisme yang tidak diketahui, atau mereka mesti jauh lebih tua dari yang difikirkan dan entah bagaimana menjadikannya "awet muda" dengan berinteraksi dengan lubang hitam dan persekitarannya yang berdekatan. Mungkinkah ada "mata air pemuda yang luar biasa" di pusat Galaksi Bima Sakti?
"Melucutkan bintang menyelesaikan masalah kelahiran.", Kata penulis. "... satu-satunya bintang yang berpotensi dikenali sebagai gergasi merah Galactic Center kehilangan sampulnya dan berubah menjadi bintang S sebagai gantinya." Bintang S teras telah melalui proses kelahiran dan pematangan kelompok yang serupa dengan Matahari kita. Kerana mereka mungkin kurang besar daripada yang pernah difikirkan (~ 1-4 jisim solar), mereka mempunyai lebih banyak masa untuk bergerak ke arah inti.
Didorong ke dalam oleh penyerakan graviti dari bintang-bintang yang lebih besar, gergasi merah yang semakin tua ini menerima "pengangkat muka" kosmik - ketika pasang surut lubang hitam melepaskan kafan luar mereka untuk bergabung dengan gas lain yang mendorong SMBH itu sendiri. Kerana panjang umur yang difikirkan lebih lama, bintang berjisim bawah ini mempunyai banyak masa untuk sampai di teras galaksi dari kelompok yang lebih jauh. Fakta bahawa mereka kehilangan kafan menjelaskan kecemerlangan relatif mereka, suhu tinggi, dan usia muda yang jelas.
Adakah Matahari kita sendiri mempunyai masa depan seperti itu?
Menurut Melvyn Davies, "Tidak, matahari tidak akan mengalami nasib yang sama. Kami terlalu jauh dari pusat galaksi. Kita berada sekitar 30000 tahun cahaya dari lubang hitam; bintang-bintang yang berserakan telah datang dari jauh lebih dekat, tentu tidak lebih dari 3000 tahun cahaya. " Profesor Andrew King menambahkan, “Matahari tidak memiliki teman dekat yang dapat mengganggu evolusi normalnya. Jadi ia akhirnya akan menjadi raksasa merah dan berkembang menjadi kerdil putih. ”
Nah, nampaknya tidak ada sumber pemuda di tengah galaksi untuk Sol.
Ditulis oleh Jeff Barbour
