В центре Млечного Пути звёзды движутся не так, как должны. Астрономы нашли того, кто тихо менял их орбиты миллионы лет

В центре Млечного Пути вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец A* движется странная группа молодых звёзд. Чёрная дыра тяжелее Солнца примерно в 4 млн раз, а рядом с ней находятся массивные светила возрастом не более 15 млн лет. Для галактического центра такой возраст очень мал, но главная загадка даже не в молодости звёзд, а в их орбитах: разные группы ведут себя так, будто появились в разных условиях.

Ближе всего к чёрной дыре находится компактное скопление холодных S-звёзд. Их орбиты сильно вытянуты и наклонены в разные стороны без очевидного общего порядка. Дальше расположен диск более тяжёлых и горячих звёзд, которые вращаются согласованно, в одном направлении по часовой стрелке. Вокруг этих двух групп есть ещё более рассеянная популяция светил: их траектории известны хуже, а наклоны орбит заметно различаются.

Астрономы давно пытались объяснить, как рядом с такой чёрной дырой могли возникнуть сразу три разные картины движения. Если все звёзды появились из одного газового диска, почему часть орбит превратилась в хаотичный клубок, а другая часть сохранила аккуратное вращение? Если группы родились отдельно, нужно объяснить, как несколько независимых процессов за короткое по космическим меркам время дали именно наблюдаемую структуру.

Новая модель предлагает общий ответ. Авторы работы считают, что все три группы могли сформироваться одновременно из одного газового диска вокруг Стрельца A*. После рождения звёзд их орбиты начала менять гравитация ещё одного массивного объекта, расположенного дальше от чёрной дыры. По расчётам, таким объектом мог быть плотный звёздный кластер или чёрная дыра промежуточной массы примерно в 10 тысяч масс Солнца.

В этой схеме внешний массивный сосед не сталкивается со звёздами напрямую, а медленно меняет их движение своим притяжением. За миллионы лет такое влияние способно растягивать орбиты, менять наклоны и нарушать первоначальный порядок. Одновременно сами звёзды тянут друг друга, обмениваются энергией и угловым моментом. Внутренняя область из-за этого постепенно теряет исходную упорядоченность, а внешняя часть диска остаётся более устойчивой.

Так появляется разделение, похожее на наблюдаемую картину. Ближайшие к Стрельцу A* S-звёзды получают вытянутые и случайно наклонённые орбиты. Более далёкий диск горячих массивных звёзд сохраняет общее вращение по часовой стрелке. Рассеянная внешняя группа занимает промежуточное положение и получает широкий разброс наклонов.

Модель также воспроизвела деталь, которую раньше было трудно встроить в общую картину: разрыв в распределении орбит S-звёзд. Наблюдения показывали, что некоторые типы траекторий встречаются реже, чем ожидалось. В новой схеме такой провал появляется естественно из-за совместного действия внешнего массивного объекта и взаимного притяжения молодых звёзд.

Важный момент связан со временем. Прежние объяснения часто требовали слишком долгой эволюции и не укладывались в возраст звёзд. Новая модель успевает сформировать хаотичные S-звёзды, сохранить внешний вращающийся диск и получить рассеянную популяцию за те самые миллионы лет, которые доступны системе.

Авторы указывают на возможного виновника этой гравитационной перестройки - звёздный кластер IRS-13E. Он находится примерно в 0,13 парсека от Стрельца A*, то есть меньше чем в половине светового года от центральной чёрной дыры. Если внутри IRS-13E действительно скрыта большая масса, кластер мог сыграть роль внешнего возмущающего объекта и постепенно изменить орбиты молодых звёзд.

Проверить гипотезу помогут более точные наблюдения за движением IRS-13E и его внутренним устройством. Астрономам нужно понять, хватает ли у кластера массы и плотности, чтобы за несколько миллионов лет перестроить орбиты вокруг Стрельца A*. Если расчёты подтвердятся, в ближайшем окружении центральной чёрной дыры Млечного Пути может оказаться ещё один массивный объект, который незаметно дирижирует движением молодых звёзд.