Скупчення зір у центрі галактики й диск довкола нього формуються не окремо, а разом. Це виявили в комп’ютерній моделі галактики з перемичкою, схожої на нашу. Газ рухається до ядра і живить обидві структури з одного джерела. Це пояснює, чому спостереження досі не показували між ними зв’язку.
Загадка двох структур
У центрах більшості галактик надмасивні чорні діри оточені щільними ядерними скупченнями зір, а також дисками з тієї самої речовини. Обидва утворення почали спостерігати в Чумацькому Шляху та інших галактиках лише близько десяти років тому.
Огляди неба не показали чіткої залежності між масами та розмірами цих утворень. Комп’ютерні розрахунки теж не відтворювали їхнє виникнення реалістично, тому кожне з них пояснювали власним сценарієм.
Механізм спільного зростання
Моделювання виконала група під керівництвом Лейбніцівського інституту астрофізики в Потсдамі у межах проєкту вивчення зоряного зворотного зв’язку в галактиках та його наслідків (SMUGGLE-Ring). Висновки, як пише Universe Today, опубліковані в рецензованому журналі Astronomy & Astrophysics.
Головним чинником у розрахунках виявилася зоряна перемичка, яка спрямовує газ до центра. Там речовина накопичується, а ударні хвилі від наднових раз за разом запускають утворення нових зір. За кілька мільярдів років у ядрі виникають зорі сумарною масою в сотні мільйонів сонячних.
Чому зв’язок не помічали
Видима непов’язаність двох утворень не означає, що зорі в них істотно різняться за віком, хімічним складом або рухом. На цьому наголошує Крістіна К’яппіні з Лейбніцівського інституту астрофізики в Потсдамі, співавторка дослідження.
У моделі співвідношення мас і розмірів скупчення та диска змінюється з часом. На різних етапах еволюції ті самі утворення мають зовсім інший вигляд, хоча зростають за спільним механізмом. «Наша симуляція показує, як галактична перемичка діє наче космічний конвеєр, спрямовуючи газ усередину і живлячи обидві структури одночасно з того самого резервуара», — пояснює Сонвон Квак.
Злиття в центрі галактики
На одному з етапів моделювання щільне угруповання зір масою 30 млн сонячних по спіралі прямувало до центра галактики. Злиття з ядерним скупченням помітно додало тому маси.
Приблизно стільки ж речовини містить ядерне скупчення Чумацького Шляху довкола Стрільця A*. Приєднання такого угруповання збільшило б його масу майже вдвічі.
Схожу картину нещодавно побачили в галактиці NGC 1365. У межах її перемички виявили масивне зоряне угруповання, яке з часом має по спіралі наблизитися до центра. Наслідком стане приріст маси ядерного скупчення, а згодом це може позначитися і на надмасивній чорній дірі всередині нього.
Роль темної матерії
Окрема відмінність цієї роботи стосується темної матерії. Попередні розрахунки задавали перемичку і гало як нерухоме тло, тоді як тут частинки рухалися вільно і взаємодіяли із зорями.
Завдяки такому підходу перемичка формувалася сама і змінювалася з часом, а разом з нею виникали й центральні утворення. У моделі проступив і темний проміжок довкола неї, який бачать у багатьох галактиках і вважають слідом взаємодії зоряної речовини з невидимою складовою.
