Астрономы обнаружили самую быструю звезду в Млечном Пути

Звезду, получившую название S301, обнаружили с помощью Очень большого телескопа-интерферометра (VLTI); эта звезда находится настолько близко к центральной сверхмассивной чёрной дыре нашей галактики, что испытывает на себе влияние от её вращения.

Об открытии сообщают в Европейской южной обсерватории (ESO), передают OstanniPodii.com.

«Десятилетия тщательных наблюдений за звездами, вращающимися вокруг центральной чёрной дыры нашей галактики, Стрельца А*, привели к этому прорывному открытию очень перспективной звезды. Поскольку S301 вращается так близко к Стрельцу A*, она открывает новые возможности для изучения фундаментальных свойств пространства-времени в этой экстремальной среде черной дыры», — говорит лауреат Нобелевской премии Райнхард Гензель, директор Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) в Гархинге в Германии и один из основателей научного объединения, которое провело эти новые наблюдения.

«Особенность этой звезды заключается в том, что она вращается вокруг Стрельца A* по очень плотной орбите, совершая полный оборот за 8,7 года, и приближается к черной дыре на расстояние, равное всего 12 расстояниям от Земли до Солнца. Это беспрецедентно», — отмечает Феликс Манг, аспирант MPE и автор исследования, опубликованного в журнале Nature.

Во время ближайшего прохождения к чёрной дыре звезда движется со скоростью около 25 000 километров в секунду — в 100 000 раз быстрее, чем коммерческий самолёт, или более 8 % от скорости света, — что делает её рекордсменкой среди самых быстрых звёзд в Млечном Пути. S301 также приближается к Стрельцу A* ближе, чем любая другая звезда, наблюдавшаяся до сих пор, подходя к черной дыре на расстояние, примерно равное расстоянию от Сатурна до Солнца. Поскольку S301 приближается к Стрельцу A* настолько близко, она является первой известной звездой, которую можно использовать для прямого измерения вращения чёрных дыр.

Как и большинство объектов в нашей Вселенной, астрономы предполагают, что Стрелец A* вращается вокруг своей оси. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, вращающаяся чёрная дыра тянет за собой пространство-время и искривляет его, что влияет на орбиты окружающих звёзд. Этот эффект сильнее ощущается для объектов, имеющих близкую орбиту вокруг быстро вращающихся чёрных дыр.

«С помощью этой звезды мы надеемся в течение ближайших 10 лет измерить вращение чёрной дыры», — говорит Манг.

Исследователь MPE Стефан Гиллессен, который также сыграл ведущую роль в новом исследовании, добавляет: «Впервые мы сможем непосредственно измерить вращение массивной чёрной дыры, что станет ключевой проверкой теории Эйнштейна».

Хуан Осорно, астроном из LIRA Observatoire de Paris–PSL (Франция), который также сыграл ключевую роль в исследовании, отметил: «Без этой звезды нам пришлось бы измерять движение других звезд еще несколько десятилетий, чтобы хотя бы приблизиться к измерению вращения черной дыры».

Открытие S301, которая на небе выглядит в два миллиарда раз тусклее Бетельгейзе (оранжевая звезда в созвездии Ориона), было нелегкой задачей. Команда использовала VLTI — комплекс на обсерватории Паранал ESO в Чили — и его прибор GRAVITY, который после модернизации инфраструктуры теперь известен как GRAVITY+. Сила VLTI заключается в его способности объединять свет от четырёх 8-метровых телескопов, создавая «виртуальный» телескоп с пространственным разрешением, в 15 раз превышающим разрешение одного 8-метрового.

«Паранал — единственное место в мире, где можно проводить такого рода наблюдения, поскольку ни одна другая обсерватория в мире не располагает четырьмя 8-метровыми телескопами, способными работать вместе как интерферометр», — говорит соавтор исследования Фрэнк Айзенхауэр, главный исследователь GRAVITY+ и директор MPE.

Благодаря GRAVITY, а впоследствии и GRAVITY+, команде удалось впервые зафиксировать новую звезду весной 2023 года, и с тех пор она следила за ней, чтобы определить её орбиту. Учёные также смогли проследить историю орбиты S301 вплоть до 2017 года, обнаружив, что в последний раз она максимально приблизилась к центральной чёрной дыре в начале 2023 года. Орбитальные свойства S301, а также тот факт, что звезды не могут образовываться так близко к массивной черной дыре, указывают на то, что эта звезда, вероятно, была частью двойной системы, разорванной приливными силами Стрельца A*. В результате S301 оказалась в гравитационной ловушке чёрной дыры, тогда как её спутница была вытолкнута с большой скоростью — скорее всего, достаточной, чтобы покинуть галактику вовсе.

Дальнейшие наблюдения с помощью GRAVITY+, а также с помощью прибора MICADO на будущем Экстремально большом телескопе (ELT) ESO, будут иметь решающее значение для отслеживания траектории S301 в течение следующего десятилетия, поскольку её следующее ближайшее прохождение состоится в 2031 году. Наблюдение как минимум двух полных оборотов S301 позволит определить её траекторию с достаточной точностью, чтобы команда впервые смогла непосредственно определить вращение Стрельца A*. «Это было бы осуществлением мечты», — говорит Манг.