Kiedy przyjrzymy się uważnie gwiazdom znajdującym się w samym centrum naszej galaktyki, odkryjemy, że wiele z nich jest zaskakująco młodych, a na dodatek brakuje wśród nich czerwonych olbrzymów. Naukowcy postanowili sprawdzić, z czego wynika taka aberracja. Wyniki ich badań są zaskakujące.
Bezpośrednie otoczenie supermasywnej czarnej dziury to środowisko niezwykle gęste. Mamy tam zarówno mnóstwo obłoków gazowo-pyłowych, ale także mnóstwo gwiazd, które z ogromnymi prędkościami przemykają po swoich wydłużonych orbitach w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. W tak tłocznym środowisku jednak gwiazdy bezustannie ze sobą oddziałują. Nawet jeżeli się ze sobą nie zderzają, to oddziałują na siebie grawitacyjnie.
Gdy w takim środowisku dochodzi do zderzenia i połączenia dwóch gwiazd, powstały w takim zderzeniu obiekt zyskuje nowe zapasy wodoru, które teoretycznie go odmładzają, oddalając w czasie moment, w którym zapasy wodoru się wyczerpią i gwiazda będzie musiała przejść w stadium czerwonego olbrzyma.
Jak wskazują badacze, jeżeli wokół supermasywnej czarnej dziury krąży mnóstwo gwiazd, to bezustannie się one o siebie obijają niczym ludzie na stacji metra w Nowym Jorku w godzinach szczytu. To w sumie dobre porównanie, bo nawet jeżeli nie dochodzi do zderzenia, to bezustannie w takim miejscu obijamy się o ludzi przechodzących w naszym bezpośrednim otoczeniu.
W celu zbadania interakcji zachodzących między gwiazdami naukowcy stworzyli model centrum galaktyki zawierający wszystko to, co się tam znajduje, a następnie wprawili gwiazdy w ruch i zaczęli obserwować ich wzajemne interakcje zachodzące między nimi.
Zaskoczenie to mało powiedziane
Okazało się, że interakcje zależą w dużym stopniu od odległości od czarnej dziury. W odległości mniejszej niż 1/30 roku świetlnego gwiazdy mkną tak szybko, że nie zwracają przesadnej uwagi na gwiazdy w ich otoczeniu. Nawet jeżeli dwie gwiazdy przelecą obok siebie, w dużej mierze pozostają nienaruszone i na swojej orbicie. W najgorszym stopniu stracą część materii tworzącej ich zewnętrzne warstwy.
Sytuacja zmienia się jednak w większych odległościach od czarnej dziury. Tam już gwiazdy poruszają się znacznie wolniej, moment pędu jest także znacznie mniejszy, a tym samym gwiazda przelatująca w pobliżu innej gwiazdy może nie mieć już na tyle impetu, aby niewzruszenie kontynuować lot po wcześniejszej trajektorii. W takiej sytuacji oddziaływania gwiazd mogą prowadzić do powstania układów podwójnych, które z czasem prowadzą do zderzenia obu składników i połączenia w jedną masywniejszą gwiazdę.
Tutaj właśnie mamy do czynienia z procesem odmładzania gwiazdy, która w wyniku takiego zderzenia otrzymuje nowe zapasy wodoru. We wszechświecie nie ma jednak nic za darmo. Owszem, gwiazda otrzymuje więcej wodoru, który sprawia, że wygląda ona młodziej, ale jednocześnie zwiększa się jej masa, a jak powszechnie wiadomo: im wyższa masa, tym krótszy czas życia gwiazdy.
Powyższy proces może tłumaczyć właśnie brak starych czerwonych olbrzymów w centrum naszej galaktyki. Utrata masy w wyniku kolizji, powstawanie masywnych, krótkotrwałych gwiazd to procesy, które skutecznie zmniejszają liczbę czerwonych olbrzymów w tej populacji.
Wyniki obserwacji zostały opublikowane na serwerze preprintów naukowych arXiv.