Астрономи виявили найшвидшу зорю в Чумацькому Шляху

Зорю, яку назвали S301, виявили за допомогою Дуже великого телескопа-інтерферометра (VLTI); ця зоря підходить до центральної надмасивної чорної діри нашої галактики настільки близько, що відчуває на собі вплив від її обертання.

Про відкриття повідомляють в Європейській південній обсерваторії (ESO), передають OstanniPodii.com.

«Десятиліття ретельного спостереження за зорями, що обертаються навколо центральної чорної діри нашої галактики, Стрільця А*, привели до цього проривного відкриття дуже перспективної зорі. Оскільки S301 обертається так близько до Стрільця A*, вона відкриває нові можливості для вивчення фундаментальних властивостей простору-часу в цьому екстремальному середовищі чорної діри», — каже лауреат Нобелівської премії Райнхард Гензель, директор Інституту позаземної фізики імені Макса Планка (MPE) у Гархінгу в Німеччині та один із засновників наукового об’єднання, яке здійснило ці нові спостереження.

«Особливість цієї зорі полягає в тому, що вона обертається навколо Стрільця A* по дуже тісній орбіті, роблячи повний оберт за 8,7 року, і наближається до чорної діри на відстань, що становить усього 12 відстаней від Землі до Сонця. Це безпрецедентно», — зазначає Фелікс Манг, аспірант MPE та автор дослідження, яке було опубліковано в журналі Nature.

Під час найближчого проходження до чорної діри зоря рухається зі швидкістю близько 25 000 кілометрів на секунду — у 100 000 разів швидше, ніж комерційний літак, або понад 8 % від швидкості світла, — що робить її рекордсменкою серед найшвидших зірок у Чумацькому Шляху. S301 також наближається до Стрільця A* ближче, ніж будь-яка інша зоря, спостережувана досі, підходячи до чорної діри на відстань, приблизно рівну відстані від Сатурна до Сонця. Оскільки S301 підходить до Стрільця A* настільки близько, вона є першою відомою зорею, яку можна використовувати для прямого вимірювання обертання чорних дір.

Як і більшість об’єктів у нашому Всесвіті, астрономи припускають, що Стрілець A* обертається навколо своєї осі. Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, обертова чорна діра тягне за собою простір-час і викривляє його, що впливає на орбіти навколишніх зірок. Цей ефект сильніше відчувається для об’єктів, що мають близьку орбіту навколо швидкообертових чорних дір.

«За допомогою цієї зорі ми сподіваємося протягом найближчих 10 років виміряти обертання чорної діри», — каже Манг.

Дослідник MPE Стефан Гіллессен, який також відіграв провідну роль у новому дослідженні, додає: «Вперше ми зможемо безпосередньо виміряти обертання масивної чорної діри, що стане ключовим випробуванням теорії Ейнштейна».

Хуан Осорно, астроном з LIRA Observatoire de Paris–PSL (Франція), який також відіграв ключову роль у дослідженні, зазначив: «Без цієї зорі нам довелося б вимірювати рух інших зірок ще кілька десятиліть, щоб хоча б наблизитися до вимірювання обертання чорної діри».

Відкриття S301, яка на небі виглядає у два мільярди разів тьмянішою за Бетельгейзе (помаранчева зоря в сузір’ї Оріона), було нелегким завданням. Команда використовувала VLTI — комплекс на обсерваторії Паранал ESO у Чилі — та його прилад GRAVITY, який після модернізації інфраструктури тепер відомий як GRAVITY+. Потужність VLTI полягає в його здатності об’єднувати світло від чотирьох 8-метрових телескопів, створюючи «віртуальний» телескоп з просторовою роздільною здатністю, що в 15 разів перевищує роздільну здатність одного 8-метрового.

«Паранал — єдине місце у світі, де можна проводити такого роду спостереження, оскільки жодна інша обсерваторія у світі не має чотирьох 8-метрових телескопів, здатних працювати разом як інтерферометр», — каже співавтор дослідження Френк Айзенхауер, головний дослідник GRAVITY+ та директор MPE.

Завдяки GRAVITY, а згодом і GRAVITY+, команді вдалося вперше зафіксувати нову зорю навесні 2023 року і з того часу вона стежила за нею для визначення її орбіти. Вчені також змогли простежити історію орбіти S301 аж до 2017 року, виявивши, що востаннє вона максимально наблизилася до центральної чорної діри на початку 2023 року. Орбітальні властивості S301, а також той факт, що зорі не можуть утворюватися так близько до масивної чорної діри, вказують на те, що ця зоря, ймовірно, була частиною подвійної системи, яку розірвали припливні сили Стрільця A*. У результаті S301 опинилася в пастці гравітації чорної діри, тоді як її супутниця була виштовхнута з великою швидкістю — найімовірніше, достатньою, щоб покинути галактику взагалі.

Подальші спостереження за допомогою GRAVITY+, а також за допомогою приладу MICADO на майбутньому Екстремально великому телескопі (ELT) ESO, матимуть вирішальне значення для відстеження траєкторії S301 протягом наступного десятиліття, оскільки її наступне найближче проходження відбудеться у 2031 році. Спостереження щонайменше двох повних обертів S301 дозволить визначити її траєкторію з достатньою точністю, щоб команда вперше змогла безпосередньо визначити обертання Стрільця A*. «Це було б здійсненням мрії», — каже Манг.