Sebagian besar bintang Bima Sakti - seperti Matahari kita sendiri - bergerak dalam orbit hampir bundar selama jutaan tahun tanpa diganggu oleh lubang hitam masif (SMBH) di tengah galaksi. Tetapi di Bima Sakti, bintang-bintang Tengah dapat menampilkan gerakan yang sangat aneh dan sangat eksentrik. Mereka yang paling dekat dengan SMBH menghabiskan sebagian besar waktu mereka di dekat aphelion - jauh dari cakrawala acaranya. Tetapi cengkeraman gravitasi tanpa henti dari SMBH segera menarik mereka ke dalam lagi menuju perihelion. Karena bintang-bintang ini kehilangan pijakannya dalam gravitasi SMBH, mereka berakselerasi dengan cepat - hanya lolos dari pembubaran total karena momentum sudut orbitalnya yang sangat tinggi.
"Bintang-S" seperti itu pertama kali diidentifikasi oleh dua tim astronom independen (satu dipimpin oleh Reinhard Genzel di Institut Max Planck di Garching, Jerman, dan yang lainnya oleh Andrea Ghez di UCLA) pada tahun 2002. Karena konsentrasi gas yang tinggi dan debu yang mengelilingi inti galaksi, tim harus mendeteksi sumber yang sangat mobile ini menggunakan cahaya inframerah. Dengan mencari pergeseran dalam spektrum bintang-bintang dan menentukan seberapa cepat mereka bergerak dalam hubungannya dengan objek lain, orbit yang tepat dapat diperoleh. Dalam tiga tahun sejak penemuan mereka, satu bintang S (S2) hampir menyelesaikan orbit lengkap dari Bima Sakti SMBH.
Tetapi ada sesuatu yang sangat aneh tentang bintang-S. Berdasarkan model evolusi bintang saat ini, bintang-bintang ini seharusnya sangat tua - tetapi entah bagaimana berhasil mempertahankan semua karakteristik remaja.
Astronom teoretis Melvyn Davies dari Lund Observatory, Swedia dan Andrew King dari Universitas Leicester, Inggris memiliki jawaban: “Gambar kita secara bersamaan menjelaskan mengapa bintang-S memiliki orbit yang terikat erat, dan menipisnya raksasa merah yang diamati di pusat. Galaxy. " Sebagian besar bintang yang terlihat di sekitar kita (di luar Milky Way Central) memiliki siklus kehidupan yang dipahami dengan baik. Bintang-bintang ini melewati "urutan utama" pembangunan - berasal dari tubuh besar bersuhu rendah dengan tungku peleburan pusat yang membara dan berakhir sebagai kurcaci putih kecil yang memancarkan "panas" sebagai cahaya yang terlihat sementara diam-diam bersantai di senja karir langit mereka.
Nasib bintang terutama ditentukan oleh massanya. Bintang-bintang super-masif, (sebesar 150 Matahari) hidup sangat cepat dan bertahan hidup hanya selama lima puluh ribu tahun. Selama masa muda mereka, bintang-bintang ini bersukaria sebagai raksasa biru cemerlang dengan suhu permukaan setinggi 30.000 derajat C. Sementara itu, bintang-bintang yang lebih sederhana seperti Matahari hidup lebih lama, bersinar dengan marah selama 5 hingga 15 miliar tahun pada suhu permukaan yang lebih rendah (5.000 - 10.000 derajat C). Di dalam semua bintang, tungku nuklir menyediakan energi yang dibutuhkan untuk membuat cahaya tampak. Saat bintang matang, tungku nuklirnya tumbuh di permukaan dan memberi radiasi yang semakin banyak. Pada titik tertentu tekanan radiasi inti menjadi sangat kuat sehingga atmosfer luar bintang membengkak berkali-kali. Amplop gas suhu rendah yang menyebar ini memberi tahu para astronom bahwa usia sebuah bintang sudah cukup tua dan mendekati akhir siklus hidupnya.
Tetapi tidak ada "raksasa merah" di antara bintang-S di Milky Way Central.
Semua bintang dilahirkan dalam kelompok dan membentuk asosiasi. Ini harus termasuk bintang-S di dekat SMBH. Gugus bintang mengendap sebagai kelompok dari daerah besar debu nebular dan gas primordial. Meskipun bintang-bintang cluster terikat bersama secara gravitasi, kekuatan pasang surut dari pusat galaksi dapat memisahkan mereka selama jutaan tahun. Bintang-bintang individual dalam kelompok-kelompok tersebut kemudian berputar ke dalam menuju inti galaksi. Ketika ini terjadi, bintang-bintang ini seharusnya menua menjadi "bintang-bintang di dalam bintang-bintang" - bintang-bintang biru yang sangat berseri-seri yang diselimuti oleh amplop gas raksasa berwarna merah yang membengkak. Dalam makalah mereka "The Stars of the Galactic Center" (diterbitkan 21 Maret 2005) penulis melanjutkan dengan mengatakan: "S bintang mengorbit di wilayah di mana kekuatan pasang surut dari lubang hitam super-masif pusat mencegah pembentukan bintang."
Menurut pemikiran astronomis saat ini, bintang-S juga harus terbentuk dalam kluster, dan klaster ini harus berasal dari gaya pasang surut dekat inti galaksi. Tentu saja dimungkinkan bagi bintang-S untuk memiliki siklus kelahiran yang berbeda dari bintang-bintang lainnya. Satu ide yang dieksplorasi oleh para ahli teori adalah bahwa bintang-S inti terbentuk sebagai akibat dari tabrakan baru-baru ini antara awan-awan molekul padat di dekat Bima Sakti Pusat. Gagasan lain adalah bahwa mereka mungkin diputar keluar dari disk akresi di sekitar SMBH itu sendiri. Untuk menjelaskan luminositasnya, dan suhu tinggi (30K derajat C), bintang-S harus memiliki massa menengah (~ 10 matahari) dan menjalani siklus hidup yang relatif singkat (~ 10 Myrs). Karena kendala-kendala ini, bintang-S inti semua harus relatif muda dan yang baru harus terbentuk terus-menerus.
“Sebuah gambar alternatif yang masuk akal adalah bahwa bintang-S dihasilkan dari tenggelamnya gugusan bintang besar menuju lubang hitam oleh gesekan dinamis. Namun pasang surut mengganggu kelompok-kelompok tersebut pada jarak yang jauh lebih jauh dari wilayah bintang-S yang diamati. Untuk memasok bintang-S, perlu hamburan ke orbit radial dekat dengan interaksi gravitasi dengan bintang lain. Namun proses ini terjadi pada skala waktu yang akan jauh melebihi umur urutan utama dari bintang-bintang seperti suhu yang diamati. " menulis pasangan.
Secara efektif, bintang-S inti harus sangat muda dan dikirim ke wilayah SMBH oleh beberapa mekanisme yang tidak diketahui, atau mereka harus jauh lebih tua dari yang diperkirakan dan entah bagaimana menjadikannya “muda” dengan berinteraksi dengan lubang hitam dan sekitarnya. Mungkinkah ada "air mancur bintang muda" di pusat Galaksi Bima Sakti?
"Bintang stripping memecahkan masalah kelahiran.", Kata penulis. "... satu-satunya bintang yang berpotensi diidentifikasi sebagai raksasa merah Pusat Galaksi kehilangan amplop mereka dan berubah menjadi bintang S sebagai gantinya." Inti S-bintang telah melalui proses kelahiran dan pematangan klaster yang mirip dengan Matahari kita. Karena mereka mungkin kurang masif dari yang pernah diperkirakan (~ 1-4 massa matahari), mereka punya lebih banyak waktu untuk bergerak menuju inti.
Didorong ke dalam oleh hamburan gravitasi dari bintang-bintang yang lebih masif, raksasa merah yang menua ini menerima "pengangkatan wajah" kosmik - ketika kekuatan pasang surut lubang hitam melepaskan selubung luar mereka untuk bergabung dengan gas lain yang memicu SMBH sendiri. Karena umur panjang yang lebih besar dari yang diperkirakan, bintang-bintang bermassa rendah ini memiliki cukup waktu untuk sampai pada inti galaksi dari gugus yang lebih jauh. Fakta bahwa mereka telah kehilangan kafan mereka menjelaskan kecemerlangan relatif mereka, suhu tinggi, dan masa muda yang tampak.
Apakah Sun kita sendiri memiliki masa depan seperti itu sebelumnya?
Menurut Melvyn Davies, "Tidak, matahari tidak akan mengalami nasib yang sama. Kami terlalu jauh dari pusat galaksi. Kami sekitar 30000 tahun cahaya dari lubang hitam; bintang-bintang yang terpencar datang dari tempat yang lebih dekat, tentu saja tidak lebih dari 3000 tahun cahaya. ” Profesor Andrew King menambahkan, “Matahari tidak memiliki teman dekat yang dapat mengganggu evolusi normalnya. Jadi pada akhirnya ia akan menjadi raksasa merah dan berevolusi menjadi kerdil putih run-of-the-mill. ”
Ya, kelihatannya tidak ada mata air awet muda di pusat galaksi untuk Sol.
Ditulis oleh Jeff Barbour
