S301 летит со скоростью 25 000 км/с: самая быстрая звезда Млечного Пути поможет измерить вращение чёрной дыры

Звезда-рекордсмен у чёрной дыры

В самом центре Млечного Пути астрономы открыли S301 — самую быструю известную звезду нашей галактики. Во время ближайшего прохождения у сверхмассивной чёрной дыры Sagittarius A* она разгоняется примерно до 25 000 км/с, то есть более чем до 8% скорости света.

Её орбита тоже необычна: один оборот занимает всего 8,7 года. В перицентре S301 проходит примерно в 1,78 млрд км от чёрной дыры — это около 12 расстояний Земля–Солнце и лишь немного больше расстояния от Солнца до Сатурна.

Почему это важнее самого рекорда

Sagittarius A* имеет массу примерно четырёх миллионов Солнц. Если чёрная дыра вращается, общая теория относительности предсказывает, что она немного «закручивает» окружающее пространство-время. Этот эффект называют frame dragging или эффектом Лензе—Тирринга.

Для большинства известных звёзд у галактического центра влияние слишком слабое, чтобы быстро его измерить. S301 проходит ближе любой другой наблюдаемой звезды, поэтому её орбита может впервые позволить напрямую оценить спин Sagittarius A*.

Как увидели объект, который в два миллиарда раз тусклее Бетельгейзе

Команда использовала инструмент GRAVITY на Very Large Telescope Interferometer ESO в Чили. VLTI объединяет свет четырёх 8-метровых телескопов и работает как один виртуальный инструмент с очень высокой пространственной разрешающей способностью.

Первые следы S301 увидели весной 2023 года, а затем восстановили историю её движения до 2017-го. Последнее ближайшее прохождение произошло в начале 2023 года, следующее ожидается в 2031 году.

Возможно, у S301 когда-то была звезда-компаньон

Настолько близко к массивной чёрной дыре звёздам трудно формироваться. Орбитальные свойства S301 поддерживают сценарий, в котором она когда-то была частью двойной системы. Приливные силы Sagittarius A* могли разорвать пару: S301 осталась на тесной орбите, а вторая звезда получила сильный гравитационный импульс и, возможно, была выброшена из галактики.

Следующее десятилетие станет проверкой Эйнштейна

GRAVITY+ и будущий Extremely Large Telescope продолжат следить за S301. По меньшей мере две хорошо измеренные орбиты позволят точнее отделить обычную орбитальную динамику от эффекта вращения чёрной дыры.

Если измерение удастся, S301 запомнится не только как звезда со скоростью 25 000 км/с. Она станет природным датчиком геометрии пространства-времени у одного из самых экстремальных объектов нашей галактики.

↗