Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem dr Floriana Peißkera z Instytutu Astrofizyki Uniwersytetu w Kolonii odkrył bardzo młodą gwiazdę w fazie formowania się w pobliżu supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A* (Sgr A*) w centrum naszej Drogi Mlecznej . Gwiazda ma zaledwie kilkadziesiąt tysięcy lat, co czyni ją młodszą od ludzkości. Cechą szczególną młodej gwiazdy X3a jest to, że teoretycznie nie powinna istnieć tak blisko supermasywnej czarnej dziury. Zespół uważa jednak, że uformował się w chmurze pyłu krążącej wokół gigantycznej czarnej dziury i zatonął na swoją obecną orbitę dopiero po uformowaniu się. Badanie „X3: obiekt młodej gwiazdy o dużej masie w pobliżu supermasywnej czarnej dziury Sgr A*” zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Okolice czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki są powszechnie uważane za region charakteryzujący się bardzo dynamicznymi procesami oraz twardym promieniowaniem rentgenowskim i UV. Właśnie te warunki działają przeciwko formowaniu się gwiazd takich jak nasze Słońce. Dlatego przez długi czas naukowcy zakładali, że w ciągu miliardów lat tylko stare, wyewoluowane gwiazdy mogą osadzać się w wyniku dynamicznego tarcia w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. Jednak, co dość zaskakujące, już dwadzieścia lat temu znaleziono bardzo młode gwiazdy w bezpośrednim sąsiedztwie Sgr A*. Nadal nie jest jasne, w jaki sposób te gwiazdy się tam dostały ani gdzie się uformowały. Występowanie bardzo młodych gwiazd bardzo blisko supermasywnej czarnej dziury określa się mianem „paradoksu młodości”.
Młoda gwiazda X3a – która jest dziesięć razy większa i piętnaście razy cięższa od naszego Słońca – może teraz wypełnić lukę między powstawaniem gwiazd a młodymi gwiazdami w bezpośrednim sąsiedztwie Sgr A*. X3a potrzebuje specjalnych warunków, aby uformować się w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury. Pierwszy autor, dr Florian Peißker, wyjaśnił: „Okazuje się, że w odległości kilku lat świetlnych od czarnej dziury istnieje obszar, który spełnia warunki do formowania się gwiazd. Ten obszar, pierścień gazu i pyłu, jest wystarczająco zimny i osłonięte przed niszczącym promieniowaniem”. Niskie temperatury i duże gęstości tworzą środowisko, w którym mogą tworzyć się chmury o masie setek mas Słońca. Chmury te mogą w zasadzie poruszać się bardzo szybko w kierunku czarnej dziury z powodu zderzeń chmura-chmura i rozpraszania, które usuwa moment pędu.
Ponadto w pobliżu młodej gwiazdy utworzyły się bardzo gorące skupiska, które następnie mogły zostać akreowane przez X3a. Te skupiska mogą więc również przyczynić się do osiągnięcia przez X3a tak dużej masy. Jednak te skupiska to tylko część historii powstawania X3a. Nadal nie wyjaśniają jego „narodzin”.
Naukowcy zakładają, że możliwy jest następujący scenariusz: osłonięty przed grawitacyjnym wpływem Sgr A* i intensywnym promieniowaniem, w zewnętrznym pierścieniu gazowo-pyłowym wokół centrum Galaktyki mogła powstać wystarczająco gęsta chmura. Obłok ten miał masę około stu słońc i zapadł się pod wpływem własnej grawitacji do jednej lub więcej protogwiazd. „Ten tak zwany czas upadku odpowiada w przybliżeniu wiekowi X3a” – dodał Peißker. Obserwacje wykazały, że istnieje wiele takich chmur, które mogą wchodzić ze sobą w interakcje. Jest zatem prawdopodobne, że od czasu do czasu chmura opada w kierunku czarnej dziury.
Ten scenariusz pasowałby również do fazy rozwoju gwiazdy X3a, która obecnie ewoluuje w dojrzałą gwiazdę. Jest zatem całkiem prawdopodobne, że pierścień gazu i pyłu jest miejscem narodzin młodych gwiazd w centrum naszej Galaktyki. Dr Michał Zajałek z Uniwersytetu Masaryka w Brnie (Czechy), współautor badania, wyjaśnia: „Ze swoją dużą masą około dziesięciokrotności masy Słońca, X3a jest olbrzymem wśród gwiazd, a te olbrzymy ewoluują bardzo szybko w kierunku dojrzałości. Mieliśmy szczęście dostrzec masywną gwiazdę pośrodku otoczki okołogwiazdowej w kształcie komety. Następnie zidentyfikowaliśmy kluczowe cechy związane z młodym wiekiem, takie jak zwarta otoczka okołogwiazdowa obracająca się wokół niej”.
Ponieważ podobne pierścienie pyłu i gazu można znaleźć w innych galaktykach, opisany mechanizm może mieć zastosowanie również w nich. Dlatego wiele galaktyk może zawierać bardzo młode gwiazdy w swoich centrach. Planowane obserwacje za pomocą należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba lub Ekstremalnie Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile przetestują ten model powstawania gwiazd dla naszej Galaktyki, jak również dla innych.