Ми знаємо, що Стрілець A* (Sgr A*) — чорна діра, яка знаходиться в центрі нашої галактики, Чумацького Шляху, — є надмасивною і швидко обертається, затягуючи за собою простір-час. І ця, здавалося б, незначна деталь — швидкість її обертання — приховує в собі ключі до розуміння процесу її формування.

Один з ключових аспектів розуміння цих «звірів» — це з'ясування того, як вони досягли своїх розмірів. Чи утворилися вони в результаті злиття менших чорних дір? Чи, можливо, вони досягають таких колосальних мас, поступово поглинаючи (або, як кажуть науковці, «акретуючи») навколишній газ?

Швидкість обертання Sgr A* вказує на те, що значна частина маси чорної діри походить від акреції матеріалу з її оточення. І саме про її оточення ми сьогодні й поговоримо.

Ядра більшості галактик, так званих спіральних та еліптичних, містять надмасивну чорну діру в своєму центрі. Дослідження оточення цих об'єктів показують, що вони мають величезний вплив на загальну еволюцію галактики, яка їх приймає. Хоча чорна діра не випромінює світло, коли вона активна, матерія, що падає на неї, окрім сприяння її зростанню, вивільняє величезну кількість енергії у вигляді випромінювання, яке можна спостерігати і яке вона «впорскує» у своє оточення.

Надмасивна чорна діра має приблизно розмір нашої Сонячної системи, тоді як галактика, що її містить, у мільярд разів більша. Однак випромінювання та потік газу, що виникають внаслідок бурхливих умов поблизу чорної діри, визначають, як з часом еволюціонує вся галактика. Наприклад, чорна діра може нагрівати газ і сповільнювати утворення зірок, або в деяких випадках активувати його, а також здатна розсіювати на великі відстані хімічно збагачений матеріал.

Області поблизу центрів галактик є екстремальними з багатьох точок зору. У нашому випадку, зокрема, щільність зірок є найвищою в Чумацькому Шляху. Порівняймо цифри: в околицях Сонця щільність зірок становить приблизно 0,1 зірки на 34,7 кубічних світлових років. Галактичний центр, в тому ж об'ємі, містить 10 мільйонів зірок, і деякі з них рухаються з дуже високою швидкістю через наявність центральної чорної діри. Приблизно в тому ж об'ємі, де в нашому оточенні немає жодної зірки, лише Сонце і найближча зірка Проксима Центавра b на відстані 4,24 світлових років, центр нашої галактики вміщує понад десять мільйонів зірок.

Галактичний центр, безсумнівно, є місцем з найбільшою щільністю зірок у Чумацькому Шляху, але існують інші середовища, які, хоча й не наближаються до цих цифр, також містять високу щільність зірок: кульові скупчення. Кульове скупчення — це асоціація зірок, яка в своєму центрі може містити до 10 000 зірок на кубічний парсек (34,7 кубічних світлових років). Навіть з такою кількістю зірок у такому малому просторі зіткнення трапляються рідко, і ми знаємо це, тому що в кульових скупченнях, які ми можемо бачити детальніше, ніж центр галактики, є зірки в їхніх центрах, так звані блакитні відстаючі, які є молодими та масивними зірками, утвореними в результаті зіткнення двох старих зірок меншої маси. Менше однієї з 10 000 зірок у кульових скупченнях є блакитними відстаючими, що свідчить про те, наскільки рідкісними є зоряні зіткнення навіть у цих екстремальних середовищах.

Найбільше сховище щільного газу

Повернімося до оточення Sgr A* та іншої його надзвичайної властивості — найбільшого сховища щільного газу в галактиці, матеріалу, з якого будуються зірки. Тому, можливо, не дивно, що там зірки утворюються з найвищою швидкістю у всьому Чумацькому Шляху. І це підводить нас до одного з найосновніших питань в астрофізиці: чи зірки завжди утворюються однаково, чи екстремальні умови певних середовищ змінюють спосіб їх «побудови»? У науці нам подобаються універсальні закони, тому нас так захоплює те, що відбувається в екстремальному середовищі центру галактики, як для того, щоб довести, що правила порушуються, так і для того, щоб довести, що вони дотримуються.

За відсутності кращої інформації, ми припускаємо, що спосіб, у який утворюються зірки, «рецепт», який говорить нам, скільки зірок утворюється з певною масою, є універсальним. Тобто він зберігає ту саму форму в будь-який час і у всіх галактиках. І це при тому, що астрофізика шукає варіації цього глобального закону в усіх можливих середовищах. І досі, за винятком найменших мас (менше маси Сонця) і найбільших (більше 10 мас Сонця і в минулому), він здається досить незмінним. Щоб це довести, необхідно спостерігати, що він виконується там, де утворюються зірки, і в нашій галактиці найекстремальніше середовище, яке ми ще не повністю знаємо, знаходиться в околицях Sgr A*.

Серце Чумацького Шляху розташоване лише за 26 000 світлових років від нас, але висока щільність зірок і величезні та щільні міжзоряні хмари газу та пилу затьмарюють наш погляд на галактичний центр. І ускладнюють не лише проведення досліджень щодо обґрунтованості цього універсального закону утворення зірок, але й розуміння того, який вплив має наявність чорної діри на процеси зворотного зв'язку газу. Отже, хоча ми поступово розкриваємо деталі, які їх характеризують, ці захоплюючі об'єкти приховують цінні ключі для науки у своєму найближчому оточенні, впливаючи на всю галактику, частиною якої вони є. І саме це ми й намагаємося зробити: пов'язати історію зореутворення з історією самої галактики, яка, у свою чергу, є нашою історією.