Ученые смоделировали движение 27 звезд, которые вращаются в центре Млечного Пути вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А*. Однако их орбиты оказались настолько хаотичными, что даже современные методы расчета не позволяют сказать, где они окажутся через 462 года.
Хаотическое движение звезд
Три астронома из Великобритании и Нидерландов обнародовали исследование, в котором доказали, что современные методы расчета орбит не способны предусмотреть точное положение звезд в центре Млечного Пути в течение длительного времени. Они проанализировали движение 27 светил, вращающихся вокруг черной дыры Стрелец А*, и пришли к выводу, что для этого их орбиты слишком хаотичны.
Связано это все не только с релятивистскими эффектами, которые возникают вблизи сингулярности, но и с известной задачей трех тел. Много веков проблема гравитационного взаимодействия больше двух объектов в космосе загоняла ученых в тупик.
Дело в том, что при таком взаимодействии каждую секунду возникают хаос и неопределенности, которые могут сильно изменить траекторию движения одного или нескольких объектов. Таким образом, создавать уравнения, описывающие движение тел на века вперед, в этом случае не получится.
Почему невозможно предсказать положение звезд
Однако, когда исследователи попытались применить современные средства расчета к 27 звездам, кружащим вокруг Стрельца А*, их ждало полное фиаско. Они запустили симуляцию для того, чтобы спрогнозировать их положение в течение следующих 10 тыс. лет, однако оказалось, что поведение этих объектов становится непредсказуемым уже через 462 года.
То, что проверенные методы дали такой результат, очень удивило ученых. Конечно, Солнечная система в 20 тыс. раз меньше того, что они собирались прогнозировать, а масса восьми крупных планет и вовсе составляет миллионные доли того, что весят звезды. Однако никто не ожидал, что это будет иметь настолько большое значение.
Каждый раз, когда две или три звезды взаимодействовали между собой, их орбиты хаотично менялись. Это вызвало совершенно новый характер их взаимодействия с черной дырой. Причиной этого были флуктуации, которые возникали практически в каждой точке орбиты и, на первый взгляд, были незначительными, но при увеличении масштаба достигали 40 а.е.
Чтобы описать все вышеуказанное, исследователи придумали термин «прерывистый хаос». В эволюционной биологии есть концепция прерывистого равновесия, которая заключается в том, что большую часть времени виды живых организмов находятся в относительном покое и только набрав определенное количество мутаций скачкообразно эволюционируют.
В случае звезд, кружащих вокруг черной дыры, происходит нечто противоположное. Они все время находятся в состоянии хаоса и лишь в момент смены орбиты на короткий период выходят из него. Исследователи считают, что в будущем смогут понять логику этого процесса и рассчитывать орбиты звезд лучше.
По материалам phys.org.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
