تتحرك معظم نجوم درب التبانة - مثل شمسنا - في مدارات شبه دائرية تبلغ ملايين السنين دون أن يزعجها ثقب أسود فائق الضخامة (SMBH) وسط المجرة. لكن في درب التبانة ، يمكن للنجوم أن تعرض حركات محمومة وغير عادية للغاية. يقضي الأشخاص الأقرب إلى SMBH معظم وقتهم بالقرب من الأوج - بعيدًا عن أفق الحدث. لكن قبضة الجاذبية التي لا هوادة فيها لدى SMBH سرعان ما تجذبهم إلى الداخل مرة أخرى نحو الحضيض. بينما تفقد هذه النجوم أقدامها في جاذبية SMBH بشكل جيد ، فإنها تتسارع بسرعة - فقط تهرب من الانحلال الكلي بسبب زخمها الزاوي المداري العالي للغاية.
تم تحديد مثل هذه "النجوم S" لأول مرة من قبل فريقين مستقلين من علماء الفلك (أحدهما بقيادة راينهارد جينزيل في معهد ماكس بلانك في جارشنج ، ألمانيا ، والآخر بواسطة أندريا غيز في جامعة كاليفورنيا) في عام 2002. بسبب تركيزات عالية من الغاز و الغبار الذي يلف قلب المجرة ، كان على الفرق الكشف عن هذه المصادر عالية الحركة باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء. من خلال البحث عن التحولات في أطياف النجوم وتحديد مدى سرعة تحركها فيما يتعلق بأشياء أخرى ، يمكن الحصول على مدارات دقيقة. في السنوات الثلاث منذ اكتشافهم ، انتهى S-star (S2) تقريبًا من مدار كامل من SMBH لدرب التبانة.
لكن هناك شيئًا غريبًا جدًا حول النجوم S. استنادًا إلى النماذج الحالية للتطور النجمي ، يجب أن تكون هذه النجوم قديمة جدًا - ولكنها تمكنت بطريقة ما من الاحتفاظ بجميع خصائص الشباب.
لدى الفلكيين النظريين ميلفين ديفيز من مرصد لوند بالسويد وأندرو كينغ من جامعة ليستر بالمملكة المتحدة إجابة: "تفسر صورتنا في الوقت نفسه سبب امتلاك النجوم S لمدارات ضيقة ، ونضوب عمالقة حمراء في المركز من المجرة ". معظم النجوم الموجودة حولنا (خارج درب التبانة المركزي) لها دورات حياة مفهومة جيدًا. تمر هذه النجوم من خلال "تسلسل رئيسي" للتطور - ينشأ على هيئة أجسام كبيرة منخفضة الحرارة مع أفران صهر مركزية مشتعلة وتنتهي كأقزام بيضاء صغيرة تشع "حرارة" كضوء مرئي بينما تهدأ بهدوء في الشفق الوظيفي السماوي.
يتم تحديد مصير النجم في المقام الأول من خلال كتلته. تعيش النجوم فائقة الضخامة (التي يصل عددها إلى 150 Suns) حياة سريعة جدًا وتعيش لمدة لا تزيد عن خمسين ألف عام. خلال شبابهم ، تثير هذه النجوم العملاق الأزرق اللامع مع درجات حرارة سطحية تصل إلى 30،000 درجة مئوية.في الوقت نفسه ، تعيش المزيد من النجوم المتواضعة مثل الشمس لفترة أطول ، وتتوهج بشكل معتدل لمدة 5 إلى 15 مليار سنة عند درجات حرارة سطح منخفضة (5000-10000 درجة ج). في جميع النجوم توفر الأفران النووية الطاقة اللازمة لخلق ضوء مرئي. عندما ينضج النجم ، ينمو فرنه النووي في مساحة السطح ويطلق المزيد والمزيد من الإشعاع. عند نقطة معينة يصبح ضغط الإشعاع الأساسي شديدًا لدرجة أن الغلاف الخارجي للنجم يتضخم عدة مرات. يخبر هذا الغلاف الغازي المنتشر ذي درجات الحرارة المنخفضة الفلكيين أن النجم متقدم جدًا في العمر ويقترب من نهاية دورة حياته.
ولكن لا توجد مثل هذه "العمالقة الحمراء" بين النجوم S في Milky Way Central.
تولد جميع النجوم في مجموعات وتشكل جمعيات. يجب أن يشمل ذلك S-stars بالقرب من SMBH. تتجمع العناقيد النجمية كمجموعة خارج مناطق كبيرة من الغبار السديمي والغاز البدائي. على الرغم من أن النجوم العنقودية مرتبطة ببعضها البعض بالجاذبية ، فإن قوى المد والجزر من مركز المجرة يمكن أن تمزقها على مدى ملايين السنين. ثم تدور النجوم الفردية داخل هذه العناقيد نحو الداخل نحو قلب المجرة. مع حدوث ذلك ، يجب أن تتقدم هذه النجوم في العمر لتصبح "نجومًا داخل النجوم" - نوى زرقاء نجمية مشعة للغاية تحيط بها مغلفات ضخمة عملاقة حمراء ضخمة منتفخة. في كتابهم "نجوم مركز المجرة" (نشر في 21 مارس 2005) ، استمر المؤلفون في القول: "تدور نجوم المدار في منطقة حيث تمنع قوى المد والجزر من الثقب الأسود الضخم المركزي تكوين النجوم."
وفقًا للتفكير الفلكي الحالي ، يجب أن تتشكل النجوم S أيضًا في مجموعات ، ويجب أن تنشأ هذه العناقيد بعيدًا جدًا عن قوى المد والجزر بالقرب من قلب المجرة. من الممكن ، بالطبع ، أن يكون لدور النجوم S - دورة ميلاد مختلفة عن النجوم الأخرى. إحدى الأفكار التي اكتشفها المنظرون هي أن النجوم S الأساسية تتكون نتيجة التصادمات الأخيرة بين السحب الجزيئية الكثيفة بالقرب من درب التبانة المركزي. فكرة أخرى هي أنه قد يتم نسجها من قرص التنامي المحيط بـ SMBH نفسها. لمراعاة لمعانها ودرجات الحرارة المرتفعة (30K درجة مئوية) ، يجب أن تحتوي النجوم S على كتل متوسطة (~ 10 شمسي) وأن تعيش دورات حياة قصيرة نسبيًا (~ 10 Myrs). بسبب هذه القيود ، يجب أن تكون جميع النجوم الأساسية S صغيرة نسبيًا ويجب أن تتشكل النجوم الجديدة باستمرار.
"الصورة البديلة المعقولة هي أن النجوم S تنجم عن غرق العناقيد النجمية الضخمة نحو الثقب الأسود عن طريق الاحتكاك الديناميكي. ومع ذلك ، فإن المد والجزر يعطل هذه العناقيد على مسافات أبعد بكثير من منطقة النجوم S المرصودة. لإمداد النجوم S يتطلب التشتت في المدارات الشعاعية القريبة من خلال تفاعلات الجاذبية مع النجوم الأخرى. ومع ذلك ، تحدث هذه العملية على مقياس زمني يتجاوز بشكل كبير عمر التسلسل الرئيسي لهذه النجوم في درجات الحرارة المرصودة. " يكتب الزوج.
بشكل فعال ، يجب أن تكون النجوم S الأساسية إما شابة جدًا ويتم توصيلها إلى منطقة SMBH من خلال آلية غير معروفة ، أو يجب أن تكون أقدم بكثير مما كان يعتقد وتصبح بطريقة ما "شابة" من خلال التفاعل مع الثقب الأسود ومحيطه المباشر. هل يمكن أن يكون هناك "ينبوع الشباب النجم" في مركز مجرة درب التبانة؟
يقول المؤلفان: "إن تجريد النجوم يحل مشكلة الولادة". "... النجوم الوحيدة التي يمكن تحديدها على أنها عمالقة حمراء في مركز المجرة تفقد مظاريفها وتتحول إلى نجوم S بدلاً من ذلك." لقد مرت النجوم الأساسية S بعملية ولادة عنقودية ونضوج مشابه لشمسنا. لأنها قد تكون أقل كتلة مما كان يعتقد في السابق (~ 1-4 كتل شمسية) ، كان لديهم المزيد من الوقت للتحرك نحو القلب.
مدفوعًا بالداخل عن طريق التشتت الجاذبي من النجوم الأكثر ضخامة ، يتلقى هؤلاء العمالقة الأحمر المسنون "شد الوجه" الكوني - حيث تجبر قوى المد والجزر السوداء أكفانها الخارجية للانضمام إلى الغازات الأخرى التي تغذي SMBH نفسها. بسبب طول العمر الذي كان يعتقد أكثر من مرة ، كانت هذه النجوم ذات الكتلة المنخفضة لديها متسع من الوقت للوصول إلى قلب المجرة من مجموعات أبعد. حقيقة أنهم فقدوا أكفانهم يفسرون تألقهم النسبي ودرجات الحرارة المرتفعة والشباب الواضح.
هل تملك شمسنا مثل هذا المستقبل قبلها؟
وفقًا لميلفين ديفيز ، "لا ، لن تعاني الشمس نفس المصير. نحن بعيدون جدًا عن مركز المجرة. نحن على بعد 30000 سنة ضوئية من الثقب الأسود. النجوم التي تشتتت قد اقتربت من مسافة أقرب بكثير ، وبالتأكيد ليس أكثر من 3000 سنة ضوئية. " يضيف البروفيسور أندرو كينغ: "الشمس ليس لديها رفيق قريب يمكن أن يزعج تطورها الطبيعي. لذا ستصبح في النهاية عملاقًا أحمر وتتطور إلى قزم أبيض طاحونة. "
حسنًا ، يبدو أنه لا يوجد ينبوع للشباب في مركز المجرة لسول بعد كل شيء.
كتبه جيف بربور
