Компьютерное моделирование пролило свет на исчезновение красных гигантов

Недавнее компьютерное моделирование, проведенное Технологическим институтом Джорджии, дало исчерпывающие объяснение тому, почему мы наблюдаем в центре Млечного Пути много молодых звезд, но так мало старых. Согласно теории, останки старых красных гигантов все еще там – просто они недостаточно яркие для обнаружения телескопами.

Симуляции Института проверяют возможность того, что красные гиганты потускнели вследствие потери десятков процентов массы миллионы лет назад во время повторяющихся столкновений с аккреционным диском в галактическом центре. Само наличие в том регионе молодых звезд, наблюдаемых астрономами сегодня, есть знак того, такой аккреционный диск действительно имел место в центре галактики, т.к. считается, что молодые звезды были образованы из него всего несколько миллионов лет назад.

Исследование опубликовано в июньском выпуске the Astrophysical Journal. Это первое компьютерное моделирование теории, представленной публике в 2014 году.

Астрофизики Института создали модели красных гигантов схожие с теми, что, как полагают, пропали из галактического центра – звезды возрастом в миллиарды лет и в десятки раз больше нашего Солнца. Они прогнали их через компьютерную реализацию аэродинамической трубы для симуляции столкновений с газовым диском, который однажды занимал большую часть пространства в 0,5 парсеках от центра галактики. Исследователи изменяли орбитальную скорость и плотность диска, чтобы вычислить условия, необходимые для нанесения непоправимого ущерба красным гигантам.

«Красные гиганты могли потерять значительную часть своей массы только при условии, что диск был неимоверно массивным и плотным», – поясняет Тамара Богданович, старший преподаватель Института и один из руководителей исследования. – Такой плотный, что гравитация и без сторонней помощи разнесла бы диск в любом случае, образовав скопления масс, ставшие строительными элементами для нового поколения звезд».

Симуляции предполагают, что красные гиганты по многу раз врезались в диск, иногда затрачивая на один проход дни, а то и недели. Вещество с поверхности звезд срывало каждый проход, пока звезда разносила диск на части.

По словам бывшего студента Института Томаса Фореста Киффера, ведущего автора исследования, это процесс, имевший место с 4 по 8 млн. лет назад, то есть он одного возраста с молодыми звездами, наблюдаемыми нами в центре Млечного Пути сегодня.

«Есть только одно объяснение тому факту, что подобное происходило в столь малом промежутке времени. Оно заключается в том, что в те времена диск был по меньшей мере в 100 или даже в 1000 раз тяжелее всех образовавшихся от него звезд», – объясняет Киффер.

Столкновения также, вероятно, снизили кинетическую энергию красных гигантов по крайней мере на 20-30%, сократив полуоси их орбит и подтянув их ближе к сверхмассивной черной дыре Млечного Пути. В то же время столкновения скручивали поверхности и придавали красным гигантам дополнительный крутящий момент, которые обычно известны своим медленным вращением в уединении.

«Мы знаем не очень многое об условиях, которые привели к последнему эпизоду звездообразования в галактическом центре, и о том, могла ли эта область галактики вместить столько газа, – говорит Тамара Богданович. – Если это так, мы ожидаем, что центр в настоящее время содержит едва детектируемые красные гиганты с малыми орбитами, вращающиеся быстрее обычного. Если нам удастся обнаружить хоть немного таких красных гигантов, хотя бы слегка выглядывающих в область обнаружения, это станет прямым подтверждением гипотезы таких столкновений и позволит нам больше узнать о происхождении Млечного пути».

Источник