S301 летить зі швидкістю 25 000 км/с: найшвидша зоря Чумацького Шляху допоможе виміряти обертання чорної діри

Зоря-рекордсмен біля чорної діри

У самому центрі Чумацького Шляху астрономи відкрили S301 — найшвидшу відому зорю нашої галактики. Під час найближчого проходження біля надмасивної чорної діри Sagittarius A* вона розганяється приблизно до 25 000 км/с, тобто більш ніж до 8% швидкості світла.

Її орбіта теж незвичайна: один оберт триває лише 8,7 року. У перицентрі S301 проходить приблизно за 1,78 млрд км від чорної діри — це близько 12 відстаней Земля–Сонце і лише трохи більше за відстань від Сонця до Сатурна.

Чому це важливіше за сам рекорд

Sagittarius A* має масу приблизно чотирьох мільйонів Сонць. Якщо чорна діра обертається, загальна теорія відносності передбачає, що вона трохи «закручує» навколишній простір-час. Цей ефект називають frame dragging або ефектом Лензе—Тіррінга.

Для більшості відомих зір біля галактичного центру цей вплив надто слабкий, щоб швидко його виміряти. S301 проходить ближче за будь-яку іншу спостережувану зорю, тому її орбіта може вперше дозволити напряму оцінити спін Sagittarius A*.

Як побачили об’єкт, тьмяніший за Бетельгейзе у два мільярди разів

Команда використала інструмент GRAVITY на Very Large Telescope Interferometer ESO у Чилі. VLTI об’єднує світло чотирьох 8-метрових телескопів і працює як один віртуальний інструмент із дуже високою просторовою роздільною здатністю.

Перші сліди S301 побачили навесні 2023 року, а потім відновили її історію руху до 2017-го. Останнє найближче проходження відбулося на початку 2023 року, наступне очікується у 2031 році.

Можливо, S301 колись мала зорю-компаньйона

Так близько до масивної чорної діри зорям важко формуватися. Орбітальні властивості S301 підтримують сценарій, у якому вона колись була частиною подвійної системи. Припливні сили Sagittarius A* могли розірвати пару: S301 залишилася на тісній орбіті, а друга зоря отримала сильний гравітаційний поштовх і, можливо, була викинута з галактики.

Наступне десятиліття стане перевіркою Ейнштейна

GRAVITY+ та майбутній Extremely Large Telescope мають продовжити стежити за S301. Щонайменше дві добре виміряні орбіти дадуть змогу точніше відокремити звичайну орбітальну динаміку від ефекту обертання чорної діри.

Якщо вимірювання вдасться, S301 запам’ятається не лише як зоря зі швидкістю 25 000 км/с. Вона стане природним датчиком геометрії простору-часу біля одного з найекстремальніших об’єктів у нашій галактиці.

↗