Астрономи за допомогою космічного телескопа James Webb виявили незвично високу концентрацію важких хімічних елементів у газових хмарах навколо Стрільця A* — надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху. Дослідження показало, що хімічний склад цього газу подібний до складу зір, які обертаються поблизу чорної діри. Результати роботи опубліковані в журналі The Astronomical Journal.
Стрілець A* розташований у центральній частині нашої Галактики, а його маса приблизно в чотири мільйони разів перевищує масу Сонця. Попри величезні розміри, він поглинає навколишню матерію значно менш активно, ніж деякі надмасивні чорні діри в інших галактиках. Виявлений хімічний склад газу може допомогти пояснити особливості цього процесу.
У астрономії металами називають усі хімічні елементи, важчі за водень і гелій. До них належать, зокрема, вуглець, кисень, залізо та золото. Їхня концентрація в міжзоряному газі впливає на фізичні властивості речовини, зокрема на те, як вона охолоджується та поводиться поблизу чорної діри.
Спостереження Webb засвідчили, що газ у центральній області Чумацького Шляху містить значну кількість таких елементів. За однією з гіпотез дослідників, вони потрапили туди внаслідок вибухів зір, які викидали матеріал у навколишній простір. Згодом ця речовина могла змішатися з газовими хмарами, що перебувають поблизу Стрільця A*.
Важливою частиною результатів стало порівняння газу зі зорями, які рухаються навколо чорної діри. Виявлена подібність хімічного складу вказує на можливий спільний етап формування цих об’єктів або їхньої речовини. Це дає підстави припускати, що газ і зорі зазнали впливу однакових процесів збагачення важкими елементами.
Водночас сам по собі високий вміст металів ще не пояснює остаточно, чому Стрілець A* поглинає матерію відносно повільно. На поведінку газу біля чорної діри впливають його температура, щільність, рух і магнітні поля. Тому хімічний склад є одним із чинників, які необхідно враховувати під час побудови моделей акреції — процесу падіння речовини на чорну діру.
Дослідження також має значення для вивчення інших галактик. Якщо подібні закономірності існують біля інших надмасивних чорних дір, астрономи зможуть краще зрозуміти, як важкі елементи накопичуються в галактичних центрах і як зоряні вибухи змінюють навколишнє середовище.
Окреме питання стосується походження елементів, які згодом увійшли до складу планет і земної речовини. Важкі елементи утворюються в різних астрофізичних процесах і поширюються космосом завдяки зоряній еволюції та вибухам. Вивчення їхнього розподілу поблизу Стрільця A* допомагає відтворювати історію речовини в Галактиці, хоча безпосередній зв’язок між конкретними газовими хмарами та матеріалом Землі потребує окремого дослідження.
Стрілець A* є одним із найважливіших об’єктів для перевірки теорій про взаємодію чорних дір із навколишнім середовищем. Його порівняно низька активність дає змогу досліджувати умови, за яких надмасивна чорна діра залишається відносно спокійною, навіть коли поруч є газ і зорі. Подальші спостереження мають допомогти з’ясувати, наскільки виявлений хімічний склад впливає на рух речовини та чи можна застосувати ці висновки до центрів інших галактик.
