Астрономы обнаружили самую быструю звезду в Млечном Пути
Астрономы обнаружили звезду S301, обращающуюся вокруг сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути. В точке максимального сближения с чёрной дырой она разгоняется примерно до 25 тысяч километров в секунду, или более чем до 8 процентов скорости света. Это самая высокая скорость, когда-либо измеренная у звезды в нашей Галактике.
S301 обнаружили с помощью инструмента GRAVITY, установленного на комплексе Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили. Первые наблюдения были проведены весной 2023 года, однако учёным удалось восстановить траекторию звезды по данным, начиная с 2017 года. S301 совершает полный оборот вокруг Стрельца A* примерно за 8,7 года.
Орбита звезды сильно вытянута. В ближайшей к чёрной дыре точке S301 проходит на расстоянии примерно в 12 раз большем, чем расстояние между Землёй и Солнцем. Это ближе к Стрельцу A*, чем проходит любая другая известная звезда, наблюдавшаяся до сих пор. Именно во время такого сближения S301 достигает максимальной скорости.
Близкая орбита делает S301 важным объектом для изучения вращения сверхмассивной чёрной дыры. Стрелец A* имеет массу около 4 миллионов масс Солнца и, как предполагается, вращается вокруг собственной оси. Однако напрямую измерить скорость этого вращения чрезвычайно сложно.
Согласно общей теории относительности, вращающаяся чёрная дыра увлекает за собой окружающее пространство-время. Этот эффект, известный как эффект Лензе — Тирринга или увлечение системы отсчёта, должен слегка изменять орбиты объектов, проходящих вблизи чёрной дыры. Чем ближе объект подходит к ней, тем заметнее должно быть это влияние.
Астрономы десятилетиями наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг Стрельца A*. Одной из наиболее известных является S2, с помощью которой ранее уже проверяли предсказания общей теории относительности. Однако S301 проходит значительно ближе к чёрной дыре и движется по ещё более экстремальной орбите, поэтому влияние вращения Стрельца A* на её траекторию должно проявляться сильнее.
Следующее максимальное сближение S301 с чёрной дырой ожидается в 2031 году. Наблюдения с помощью модернизированного инструмента GRAVITY+ и будущего Чрезвычайно большого телескопа ESO позволят с высокой точностью отслеживать движение звезды.
Учёные рассчитывают проследить как минимум два полных оборота S301 вокруг чёрной дыры. Если влияние вращения Стрельца A* удастся отделить от других гравитационных возмущений в центре Галактики, наблюдения могут впервые позволить напрямую измерить параметр вращения сверхмассивной чёрной дыры. Это также станет новой проверкой общей теории относительности в одной из наиболее экстремальных гравитационных сред, доступных для наблюдений.
Учёные считают маловероятным, что S301 сформировалась там, где находится сейчас. На столь небольшом расстоянии от Стрельца A* сильное гравитационное воздействие чёрной дыры должно мешать обычному процессу образования звёзд из сжимающихся облаков газа.
Одним из возможных объяснений может быть механизм Хиллса. Согласно этой гипотезе, S301 раньше входила в двойную звёздную систему, которая слишком близко подошла к сверхмассивной чёрной дыре. Её гравитация могла разорвать двойную систему: одна звезда оказалась захвачена на очень тесную орбиту вокруг Стрельца A*, а другая получила достаточно энергии, чтобы быть выброшенной из центра Галактики с огромной скоростью.
Такая звезда-компаньон теоретически могла стать одной из известных гиперскоростных звёзд и даже покинуть Млечный Путь, однако подтверждённой связи между S301 и каким-либо конкретным объектом пока нет.
Для наблюдения S301 астрономам пришлось объединить свет четырёх 8,2-метровых телескопов комплекса VLT с помощью интерферометрии. Звезда чрезвычайно тусклая и находится в густонаселённой звёздами области в направлении центра Галактики. Дальнейшие наблюдения до её сближения с чёрной дырой в 2031 году должны помочь точнее определить параметры орбиты и проверить, можно ли обнаружить влияние вращения Стрельца A*.
Исследование в журнале Nature.