Астрономы обнаружили самую быструю звезду в Млечном Пути, которая позволит проверить теорию Эйнштейна и провести уникальные исследования.
Сверхмощные инструменты позволяют ученым делать все больше новых открытий. Так, благодаря очень большому телескопу-интерферометру (Very Large Telescope Interferometer или VLTI) накануне была открыта новая, по-своему уникальная звезда, получившая название S301. Ее уникальность заключается в большой скорости, которая является самой высокой из открытых на сегодняшний день, а также необычной траектории движения, которая проходит очень близко к центральной сверхмассивной черной дыре нашей галактики. Именно эта звезда может стать для ученых мостиком к измерению скорости вращения черной дыры и проверке общей теории относительности Эйнштейна, сообщает The Guardian. Открытие описано в статье Nature.
Один из основателей научного объединения, которое провело эти новые наблюдения, директор Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) Райнхард Гензель подчеркивает уникальность находки.
«Десятилетия тщательных наблюдений за звездами, вращающимися вокруг центральной черной 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.
Особенность этой звезды заключается в том, что она вращается вокруг Стрельца A* по очень плотной орбите, совершая полный оборот за неполные девять лет. S301 приближается к черной дыре на расстояние, равное всего 12 расстояниям от Земли до Солнца. Что по сути своей является беспрецедентным наблюдением.
«Во время ближайшего прохождения к черной дыре звезда движется со скоростью около 25 000 километров в секунду — в 100 000 раз быстрее, чем коммерческий самолет, или более 8 % от скорости света, что делает ее рекордсменкой среди самых быстрых звезд в Млечном Пути», — отмечает Феликс Манг, аспирант MPE и автор исследования, опубликованного в журнале Nature.
S301 также продвигается 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 продвигается к Стрельцу A* настолько близко, она является первой известной звездой, которую можно использовать для прямого измерения вращения черных дыр. Как и большинство объектов в нашей Вселенной, астрономы предполагают, что Стрелец A* вращается вокруг своей оси. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, вращающаяся черная дыра тянет за собой пространство-время и искривляет его, что влияет на орбиты окружающих звезд. Этот эффект сильнее ощущается для объектов, имеющих близкую орбиту вокруг быстро вращающихся черных дыр. Благодаря находке ученые рассчитывают измерить вращение черной дыры уже в ближайшее десятилетие, а это, в свою очередь, может стать ключевой проверкой теории Эйнштейна, что подчеркнул Хуан Осорно, астроном из LIRA Observatoire de Paris-PSL (Франция).
«Без этой звезды нам пришлось бы измерять движение других звезд еще несколько десятилетий, чтобы хотя бы приблизиться к измерению вращения черной дыры», — написал Осорно.
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 четырех восьмиметровых телескопов, создавая «виртуальный» телескоп с пространственным разрешением, в 15 раз превышающим разрешение одного восьмиметрового.
Благодаря GRAVITY+ команде удалось проследить историю орбиты S301 вплоть до 2017 года, обнаружив, что в последний раз она максимально приблизилась к центральной черной дыре в начале 2023-го. 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 черной дыры, тогда как ее спутница была вытолкнута с большой скоростью — вероятнее 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 ее следующее ближайшее прохождение состоится в 2031 году. Наблюдение как минимум двух полных оборотов S301 позволит определить ее траекторию с достаточной точностью, чтобы команда впервые смогла непосредственно определить вращение Стрельца A*.