Положення зір у центрі Галактики можна передбачити лише на кілька століть уперед

Вчені змоделювали рух 27 зір, які обертаються у центрі Чумацького Шляху навколо надмасивної чорної діри Стрілець А*. Проте їхні орбіти виявилися настільки хаотичними, що навіть сучасні методи розрахунку не дозволяють сказати, де вони опиняться через 462 роки.

Рух зір навколо Стрілець А*
Рух зір навколо Стрільця А*. Джерело: www.sci.news

Хаотичний рух зір

Троє астрономів із Великої Британії та Нідерландів оприлюднили дослідження, у якому довели, що сучасні методи розрахунку орбіт не здатні передбачити точне положення зір у центрі Чумацького Шляху протягом тривалого часу. Вони проаналізували рух 27 світил, що обертаються навколо чорної діри Стрілець А*, і дійшли висновку, що для цього орбіти зір занадто хаотичні.

Пов’язано це все не тільки з релятивістськими ефектами, які виникають поблизу сингулярності, а й з відомою задачею трьох тіл. Багато століть проблема гравітаційної взаємодії більш ніж двох об’єктів у космосі заганяла вчених у глухий кут.

Річ у тім, що під час такої взаємодії кожної секунди виникають хаос та невизначеності, які можуть сильно змінити траєкторію руху одного чи кількох об’єктів. Тож створювати рівняння, які б описували рух тіл на століття вперед, у цьому випадку не вийде.

Лише 2018 року вчені змогли подолати цю проблему принаймні для систем, подібних до сонячної. Вони розробили програму, в якій помилки, що виникають при округленні, більше не мають значення. І саме її вони спробували застосувати до світил, що обертаються навколо чорної діри.

Чому неможливо передбачити положення зір

Проте, коли дослідники спробували застосувати сучасні засоби обрахунку до 27 зір, що кружляють навколо Стрільця А*, їх чекало повне фіаско. Вони запустили симуляцію для того, аби спрогнозувати їхнє положення протягом наступних 10 тис. років, проте виявилося, що поведінка цих об’єктів стає непередбачуваною вже через 462 роки.

Те, що перевірені методи дали такий результат, дуже здивувало вчених. Звичайно, Сонячна система у 20 тис. разів менша за те, що вони збиралися прогнозувати, а маса восьми великих планет взагалі складає мільйонні долі того, що важать зорі. Проте ніхто не очікував, що це матиме настільки велике значення.

Кожного разу, як дві чи три зорі взаємодіяли між собою, їхні орбіти хаотично змінювалися. Це викликало абсолютно новий характер їхньої взаємодії з чорною дірою. Причиною цього були флуктуації, які виникали практично у кожній точці орбіти й, на перший погляд, були незначними, але за збільшення масштабу досягали 40 а.о.

Для того, аби описати все вищевказане, дослідники придумали термін «переривчастий хаос». В еволюційній біології є концепція переривчастої рівноваги, яка полягає у тому, що більшу частину часу види живих організмів перебувають у відносному спокої й тільки набравши певну кількість мутацій стрибкоподібно еволюціонують.

У випадку зір, що кружляють навколо чорної діри, відбувається щось протилежне. Вони весь час перебувають у стані хаосу і лише в момент зміни орбіти на короткий період виходять із нього. Дослідники вважають, що у майбутньому зможуть зрозуміти логіку цього процесу і розраховувати орбіти зір краще.

За матеріалами phys.org.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine

Початок кінця: Hubble зазнімкував молекулярну хмару
Астронавти побачили політ Starliner на тлі полярного сяйва
Випадкова знахідка підтвердила одну з давніх теорій раннього Всесвіту
Вчені відкрили землеподібну планету на відстані 55 світлових років від нас
Телескоп Chandra шукатиме життя біля найближчих до нас зір
Повернення Starliner на Землю затримується ще на чотири дні
Новий трюк для старого телескопа: Hubble відновив наукові спостереження
В уламку скелі знайшли матеріал із протопланетного диска часів формування Сонячної системи
Кожен із нас — центр Всесвіту: парадокс розширення космосу
Молоді зорі кружляють навколо чорної діри, наче рій бджіл