Звездата S301 лети с 8% от скоростта на светлината около черната дупка в Млечния път

Астрономи откриха най-бързата известна звезда в Млечния път – слабия обект S301, който обикаля около свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика. При най-близкото си преминаване до Стрелец A* звездата достига приблизително 25 000 километра в секунда, или малко над 8% от скоростта на светлината.

Откритието е представено в списание "Nature". Учените смятат, че необичайно близката орбита на S301 може за първи път да позволи директно измерване на въртенето на Стрелец A* – черната дупка с маса около 4 млн. пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Най-тясната известна орбита

S301 прави пълна обиколка около Стрелец A* за 8,7 години. Това е най-краткият известен орбитален период на звезда около централната черна дупка на Млечния път.

Орбитата ѝ е силно издължена. В най-близката си точка звездата се приближава на около 11,5–12 пъти разстоянието между Земята и Слънцето. Това е приблизително колкото разстоянието от Слънцето до Сатурн и около десет пъти по-близо от предишната ключова звезда за подобни наблюдения – S2.

В този момент S301 се движи със скорост около 25 000 км/сек. Това е над 100 000 пъти повече от типичната крейсерска скорост на пътнически самолет.

"Открихме звезда, която веднага привлече вниманието ни, защото орбитата ѝ минава невероятно близо до Стрелец A*. Това е звездата, която се приближава най-много до Стрелец A* от всички познати досега", заяви съавторът на изследването Щефан Гилесен от Института за извънземна физика "Макс Планк".

Наблюдения с VLT в Чили

Екипът е засекъл S301 през 2023 г. с инструмента "GRAVITY" на Много големия телескопен интерферометър на Европейската южна обсерватория в Чили. Системата комбинира светлината от четири телескопа с огледала по 8,2 метра, което позволява изключително прецизни наблюдения на центъра на Млечния път на разстояние около 27 000 светлинни години от Земята.

След почти две години допълнителни наблюдения астрономите са потвърдили орбитата. Архивни данни са им позволили да проследят положението на звездата назад до 2017 г.

Как S301 може да измери въртенето

Черните дупки изкривяват пространство-времето със своята гравитация. Ако черната дупка се върти, тя допълнително увлича пространство-времето около себе си – явление, познато като "увличане на отправните системи" или ефект на Лензе–Тиринг.

Понеже S301 преминава много дълбоко в гравитационното поле на Стрелец A*, въртенето на черната дупка би трябвало постепенно да измества орбитата ѝ. Това малко, но измеримо отклонение ще даде възможност да се изчисли скоростта на въртене.

"За първи път ще можем наистина директно да измерим въртенето на масивна черна дупка, което ще бъде ключова проверка на теорията на Айнщайн", каза Гилесен.

Астрофизикът Ерин Кара от Масачузетския технологичен институт, която не участва в изследването, определи резултата като "наистина вълнуващ" и заяви, че той "полага основата за подобни безпрецедентни измервания на черни дупки през следващото десетилетие".

Следващият ключов момент е 2031 г.

Следващото най-близко преминаване на S301 покрай Стрелец A* се очаква в края на 2031 г. Моделите на екипа показват, че около десет години редовни наблюдения могат да позволят достатъчно точно измерване, с което да се различи бързо въртяща се от почти невъртяща се черна дупка.

В по-дългосрочен план учените се надяват да измерят и квадруполния момент на Стрелец A*. Това би позволило проверка на т.нар. "теорема за липсата на косми" – идеята, че незаредена черна дупка се описва изцяло чрез масата и въртенето си.

"Ще продължим да наблюдаваме движението на този обект около черната дупка и след още десет или петнадесет години вероятно ще разберем как се върти черната дупка", каза Гилесен.