Найшвидша зірка в Чумацькому Шляху може дати астрономам перше пряме вимірювання обертання Стрільця A*.
Поблизу центру Чумацького Шляху навколо Стрільця А* обертається зірка зі швидкістю 25 000 км/с. Названа S301, це найшвидша відома зірка в нашій галактиці, і вона проходить ближче до центральної чорної діри, ніж будь-яка зірка, що спостерігалася раніше, наближаючи її достатньо, щоб відчути наслідки обертання чорної діри.
S301 був виявлений дуже великим телескопом-інтерферометром (VLTI) Європейської південної обсерваторії. Він обертається навколо Стрільця A*, чорної діри, яка приблизно в чотири мільйони разів перевищує масу Сонця, по надзвичайно вузькій траєкторії.
«Десятиліття ретельних спостережень за зірками навколо центральної діри нашої галактики, Стрільця A*, привели до відкриття дуже багатообіцяючої зірки. Оскільки вона розташована так близько до Стрільця A*, S301 відкриває нове вікно в фундаментальні властивості часу в цьому середовищі чорної діри». Інститут позаземної фізики Планка (MPE) у Гархінгу, Німеччина, і один із засновників колаборації, яка зробила нові спостереження.
Фелікс Манг, аспірант MPE та автор дослідження, опублікованого в серпні 2016 року, пояснює про цю зірку, що вона обертається навколо Стрільця A* по дуже вузькій орбіті, для проходження якої потрібно лише 8,7 року, і наближається до чорної діри лише на 12-кратну відстань від Землі до Сонця. Це безпрецедентно». природа.
S301 досягає 8% швидкості світла
При максимальному зближенні S301 рухається зі швидкістю приблизно 25 000 кілометрів на секунду, що становить понад 8% швидкості світла та приблизно в 100 000 разів перевищує швидкість комерційного авіалайнера. Це робить її найшвидшою зіркою, коли-небудь виявленою в Чумацькому Шляху.
Вона також знаходиться ближче до Стрільця A*, ніж будь-яка зірка, яка спостерігалася раніше, і приблизно дорівнює відстані між Сатурном і Сонцем. 1 Така надзвичайна близькість робить S301 першою відомою зіркою, яку потенційно можна використовувати для прямого вимірювання обертання чорної діри.
Астрономи очікують, що Стрілець A* буде обертатися, як і більшість об’єктів у Всесвіті. Загальна теорія відносності Ейнштейна передбачає, що чорна діра, що обертається, буде перетягувати та скручувати тканину простору-часу, непомітно змінюючи орбіти сусідніх об’єктів. Чим ближче об’єкт до чорної діри, що швидко обертається, тим сильніший ефект.
«За допомогою цієї зірки ми сподіваємося виміряти обертання чорної діри протягом наступних 10 років», — каже Манг. Дослідник MPE Стефан Гіллессен, який також відіграв ключову роль у новому дослідженні, додає: «Вперше ми могли фактично безпосередньо виміряти обертання надмасивної чорної діри, що було б ключовим випробуванням теорії Ейнштейна». Хуан Осорно, астроном обсерваторії LIRA de Paris-PSL, Франція, який також відіграв ключову роль у дослідженні, додає: «Без цієї зірки нам довелося б вимірювати рух інших зірок ще кілька десятиліть, щоб наблизитися до вимірювання обертання чорної діри».
Чотири телескопи виявили тьмяну зірку
Ідентифікація S301 вимагала надзвичайної точності, оскільки вона в два мільярди разів слабша на небі, ніж Бетельгейзе (помаранчева зірка в сузір’ї Оріона). Дослідники покладалися на VLTI в обсерваторії Паранал ESO в Чилі та її інструмент GRAVITY, який після оновлення інфраструктури тепер відомий як GRAVITY+. 2
VLTI поєднує світло, зібране від чотирьох 8-метрових телескопів, фактично створюючи «віртуальний» телескоп із потужністю, яка в 15 разів перевищує потужність 8-метрового космічного телескопа. Ця роздільна здатність дозволила астрономам виділити та відстежити надзвичайно тьмяну зірку поблизу переповненого галактичного центру.
«У всьому світі Паранал є єдиним місцем, де можна проводити такі спостереження, тому що жодна інша обсерваторія у світі не має чотирьох 8-метрових телескопів, які можуть працювати разом як інтерферометр», — сказав співавтор Френк Айзенгауер, головний дослідник GRAVITY+ і директор MPE.
Дослідники вперше помітили S301 за допомогою GRAVITY навесні 2023 року та продовжили відстежувати його за допомогою GRAVITY, а пізніше GRAVITY+, щоб визначити його орбіту. Вони також змогли простежити його шлях до 2017 року, показавши, що його остання зустріч зі Стрільцем A* відбулася на початку 2023 року.
Орбіта S301 також показує, як зірка підійшла так близько до чорної діри. Оскільки зірки не можуть утворюватися на такій малій відстані від надмасивної чорної діри, її траєкторія свідчить про те, що S301 колись належала до подвійної зоряної системи, яка була розірвана на частини силами хвилі A* Стрільця. S301 був захоплений гравітацією чорної діри, тоді як його супутник викинувся на високій швидкості, можливо, достатньо швидкій, щоб уникнути Чумацького Шляху.
Дві орбіти можуть виявити обертання чорної діри
Наступною важливою віхою буде проходження S301 через ще одну повну подорож навколо Стрільця A*. Продовження спостережень за допомогою GRAVITY+ та інструменту MICADO на майбутньому Надзвичайно великому телескопі ESO (ELT) відстежуватиме його рух протягом наступного десятиліття, включаючи наступне найближче зближення у 2031 році.
Спостерігаючи принаймні дві повні орбіти S301, астрономи сподіваються обмежити його траєкторію достатньо добре, щоб вперше безпосередньо виявити обертання Стрільця A*. «Це було б здійсненням мрії», — каже Манг.
Довідка: «Відкриття зірки, чутливої до обертання дуги А* К. Абд Ель Даєм, Р. Абутер, Н. Аймар, П. Амаро-Сеоан, А. Бердеу, Ж.-П. Бергер, Г. Бурдарот, В. Бранднер, А. Буркерт, Д. Кальдерон, К. Коррейя, Дж. Куадра, Р. Девіс, Д. Дефрер, Л. Деліт, А. Дрешер, Ф. Ейзенхауер, Л. Естерас Отал, М. Фабріціус, Х. Фейхтгрубер, Н. Фоші, К. Фурньє, П. Гарсія, Р. Гарсія Лопес, А. Генерозов, Р. Гензель, С. Гіллессен, Ф. Гонте, X. Хабуа, С. Ф. Хеніг, М. Улле, С. Йохарле, A. Kaufer, J. Kammerer, P. Kervella, Y. Kammerer, P. Kervella, Y. K. L. O. Lai, R. Logier, J.-B Le Bouquin, J. Leftley, R. Lee, B. Lopez, D. Lutz, F. Mang, A. Merand, F. Millur, M. Montarjes, N. Moruzhao, H. Novaki, M. Novak С. Оберті, Ж. Осорно, Т. Отт, Т. Помар, К. Перро, Г. Перрен, Р. Петров, П. О. Петруччі, Т. Піран, Н. Пурре, С. Раб’єн, Д. С. Рібейро, С. Роббе-Дюбуа, М. Садун Бордоні, Ж. Санчес-Бермудес, Д. Сантос, Р. Сарі, Дж. Сотер, С., Ю. Т. Шайгуанг, Шіміцу, Ф. Соулез, Дж. Стадлер, К. Штраубмайер, Е. Штурм, М. Субрувейт, К. Сайкс, Л. Дж. Такконі, П. Тевенет, І. Урсо, Ф. Вінсент, Дж. Волез, Г. Зінс і співпраця GRAVITY+, 19 серпня 2020 р. природа.
DOI: 10.1038/s41586-026-10894-w
Цей проект фінансувався програмою досліджень та інновацій Європейського Союзу «Горизонт 2020» у рамках грантової угоди Марії Склодовської-Кюрі №. 2020. 101007855. Ця робота була підтримана регіоном Парижа Іль-де-Франс і Французьким національним дослідницьким агентством (ANR) за грантом ANR-23-EDIR-0003 (GRAFITY). Дослідження, які призвели до цих результатів, отримали фінансування від Європейської дослідницької ради (ERC) у рамках програми Європейського Союзу з досліджень та інновацій Horizon 2020 (проект UniverScale, грантовий договір 951549).
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
