Небесный фейерверк
В настоящее время центр Млечного пути – очень спокойное по галактическим меркам место. Сверхмассивная черная дыра нашей галактики – сонный гигант, имеющий очень слабую подпитку материей и лишь изредка балующийся уничтожением звезды, разорванной гравитационным полем, или поглощением огромного газопылевого облака. Звезды в основном мирно обращаются по своим орбитам вокруг спокойного притягивающего центра – дыры. Иногда их взаимодействие сбивает их с курса, направляя к дыре, но это случается редко и излучение из центра галактики поступает слабое. Новые звезды рождаются довольно медленно, хотя условия для этого созданы неплохие.
Однако всего лишь (опять же – по галактическим меркам) несколько миллионов лет назад центр Млечного пути являл собой средоточие всех возможных активных процессов, типичных для активных ядер. Объяснение наблюдений, на основе которых можно сделать такой вывод, дают Келли Холи-Бекельман из Университета Вандербилта и Тамара Богданович из Технического института Джорджии. В статье, опубликованной в Заметках Королевского астрономического общества, они описывают, как множество явлений может быть объяснено всего одним событием. Смешение и столкновение сверхмассивной черной дыры Млечного пути с черной дырой одного из спутников нашей галактики, ее карлика-собрата, могло быть достаточно грандиозным, чтобы сделать ближайшее прошлое ядра нашей галактики интересным и полным событий.
Самым известных из наблюдаемых эффектов этого столкновения являются пузыри Ферми. Это два гигантских пузыря высокоэнергетического излучения, вызванного движением частиц с околосветовой скоростью, распространяющиеся на 30000 световых лет по обеим сторонам диска Млечного пути. Начинаются пузыря прямо в центре галактики. Если бы в этом излучении присутствовала оптическая компонента, то половина ночного неба была бы засвечена им. Однако излучение находится в рентгеновском и гамма-диапазонах.
Следующая странная особенность галактического центра – наличие в нем трех самых крупных звездных скоплений нашей галактики. В каждом из них обитают сотни молодых и более крупных, чем Солнце, звезд. Время жизни таких крупных звезд – всего несколько миллионов лет, в течение которых они очень активно сжигают топливо, освещая центр галактики. Так возраст этих скоплений уж точно не больше десятка миллионов лет, и при этом в центре галактики им не место. Наша черная дыра превышает Солнце по массе в четыре миллиона раз. При этом ее размер составляет около 40 световых секунд. Такое плотное, тяжелое тело создает мощное приливное воздействие в центре галактики. Троица молодых скоплений находится на расстоянии всего до трех световых. Здесь приливные силы должны расшатывать материю, не давая ей собираться в звезды, а последним – в скопления. Наконец, существующие скопления должны быстро разрушаться. Впрочем, относительно троицы беспокоиться не стоит – их звезды умрут раньше. Тем не менее, три скопления образовались именно около черной дыры. Если бы они были захвачены ее гравитацией и постепенно приближались к дыре, потребовалось бы слишком много времени, а орбиты скоплений были бы другими. Но для того, что около черной дыры образовались звезды и их скопления, облака газа и пыли должны были иметь беспрецедентную плотность – в 10000 раз больше, чем сейчас в центре галактики. Одновременно с избытком молодых звезд в центре галактики наблюдается недостаток старых светил, плотность которых должна увеличиваться по мере приближения к дыре.
Объяснение этих и других сюрпризов берет начало в движении галактик 13 миллионов лет назад. Орбита одной из карликовых галактик, обращающихся вокруг Млечного пути, была возмущена, так что она направилась прямо на нашу галактику. Это обычное событие и оно скорее всего имело место несколько раз за историю Млечного пути. По мере приближения карликовой галактики с черной дырой в 100000 солнечных масс она постепенно потеряла весь свой газ и звезды из-за торможения в межзвездной среде, так что лишь черная дыра и небольшое число близких к ней звезд продолжили свой путь к центру Млечного пути, куда они прибыли около 10000 миллионов лет назад. В течение нескольких миллионов лет меньшая черная дыра обращалась по все снижающей орбите вокруг Стрельца А*, прежде чем дыры слились.
В ходе этого процесса меньшая черная дыра могла достаточно сильно растревожить центр галактики и притянуть с собой достаточно материи, чтобы образовались пузыри Ферми. Приливные силы обеих дыр могли также уплотнить этот газ, так что в нем началось рождение крупных звезд, быстро собравшихся в скопления. Одновременно те звезды, которые уже были в центре галактики, были выброшены из него при приближении небольшой черной дыры, что объясняет недостаток старых звезд. Приобретя огромные скорости, многие из этих звезд и вовсе покинут галактику, а пока все они перешли на странные орбиты, до сих пор проносясь через межзвездное вещество на расстоянии около 10000 световых лет от черной дыры.