В сердце нашей Галактики происходит нечто неожиданное

В ходе новаторского исследования астрономы установили, что движение звезд вблизи центральной черной дыры Млечного Пути непредсказуемо в течение нескольких столетий. Это поразительное открытие в корне меняет наше представление о космической динамике.

Звезды, вращающиеся вблизи черной дыры нашего Млечного Пути, демонстрируют неустойчивые орбиты, которые становятся непредсказуемыми всего за 462 года до будущего. Это открытие было сделано в результате моделирования, проведенного астрономами-экспертами из Нидерландов и Великобритании, результаты которого недавно были опубликованы в International Journal of Modern Physics D и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Исторические препятствия: Моделирование звездных взаимодействий

Задача моделирования этих 27 звезд и понимания их взаимодействия друг с другом и с черной дырой никогда не была простой. Исторически предсказание движения более чем двух взаимодействующих небесных тел было сложной задачей. Прорыв произошел в 2018 году, когда исследователи из Лейдена смогли устранить ошибки округления в моделировании. Этот скачок позволил им смоделировать движение трех гипотетических звезд, а теперь они расширили эту методику до 27 реальных звезд вблизи ядра Млечного Пути.

Результаты оказались неожиданными. Хотя звезды сохраняли свои орбиты вокруг черной дыры, во взаимодействиях проявлялся присущий им хаос. Незначительные нарушения, вызванные этими взаимодействиями, могут привести к существенным изменениям звездных орбит. Со временем это приводит к появлению непредсказуемых траекторий.

Саймон Портегис Цварт, известный астроном из Лейденского университета, отметил: «Спустя 462 года предсказание этих орбит превращается в игру в угадайку. Хаос вблизи черной дыры в 30 000 раз больше, чем в нашей Солнечной системе, — такого сравнения мы даже не могли себе представить, учитывая огромную разницу в масштабах и массе между ними».

Хаос в объяснении: Эффект домино

Команда Цварта обнаружила, что этот хаос часто возникает по одной и той же причине: при близком сближении двух или трех звезд. Это приводит к взаимному гравитационному притяжению, изменяющему их орбиты. Соответственно, эти изменения влияют на черную дыру и воздействуют на все окружающие звезды.

Тьярда Бёкхольт, ранее работавший под руководством Цварта, а теперь сотрудничающий с Оксфордским университетом, заметил: «С расстояния орбиты кажутся стабильными во времени. Но при ближайшем рассмотрении обнаруживаются значительные хаотические вариации, иногда в сорок раз превышающие расстояние от Земли до Солнца».

Сравнивая это с ездой на велосипеде по городу, Цварт пояснил: «Неожиданные события могут изменить все. Точно так же центр Млечного Пути с его черной дырой и вращающимися звездами теряет предсказуемость всего через 462 года».

Новый взгляд и терминология

Для таких исследователей, как Цварт, дело не только во временных рамках, но и в призыве к новому взгляду на близость черных дыр. Они начали использовать новые термины, такие как «прерывистый хаос», для определения наблюдаемого ими нестабильного поведения.

Этот термин заимствован из эволюционной биологии и означает «прерывистое равновесие», намекая на долгосрочную стабильность, нарушаемую спорадически значимыми событиями.

Дуглас Хегги, опытный математик и астроном, подчеркивает надежность исследования: «Мы тщательно проверили наши моделирования и выводы. Теперь мы можем с уверенностью говорить о хаотической природе многозвездных систем».