Рекордна швидкість у космосі: астрономи виявили зірку, що мчить зі швидкістю 25 тисяч км/с
Вчені виявили зірку S301 біля центру галактики, здатну розкрити обертання чорної діри Стрілець А*
У центрі Чумацького Шляху виявили незвичайний об'єкт, спостереження за яким можуть розкрити одну з найбільших загадок фізики чорних дір. Нова зірка облітає надмасивну чорну діру Стрілець А* ближче, ніж будь-яке інше відоме світило.
Астрономи виявили у центрі нашої галактики зірку, що розганяється до 25 тисяч кілометрів на секунду - це майже 8 відсотків швидкості світла. Найдивовижніше не сама швидкість, а місце, де ця зірка обертається. Вчені вважають, що вона здатна допомогти розгадати одну з найбільших таємниць надмасивної чорної діри в серці Чумацького Шляху.
Як пише видання Sciencenews, дослідники з проєкту GRAVITY+ повідомили про відкриття 19 серпня у журналі Nature. Нова зірка отримала назву S301, і саме її незвичайна орбіта здатна показати те, чого астрономи не могли виміряти напряму раніше.
Головна цінність відкриття в тому, що S301 обертається навколо чорної діри Стрілець А* ближче за будь-яку іншу відому зірку. Це дає науковцям шанс вперше безпосередньо виміряти обертання чорної діри - одну з найбільш невловимих її характеристик.
[МІСЦЕ ДЛЯ ФОТО: ілюстрація орбіти зірки S301 навколо чорної діри Стрілець А*; Зірка S301 наближається до чорної діри лише на 1,7 мільярда кілометрів - трохи далі, ніж відстань між Сатурном і Сонцем]
За словами астронома Стефана Ґіллессена з Інституту позаземної фізики Товариства Макса Планка в Німеччині, знахідка має величезний потенціал.
"Зірка, яку ми відкрили, має такий великий потенціал, і ми всі дуже цим захоплені", - сказав астроном Стефан Ґіллессен.
Зірку виявили за допомогою колаборації GRAVITY+, яка використовує Інтерферометр наддалекого телескопа Європейської південної обсерваторії. Цей інструмент здатен бачити об'єкти у 4 мільярди разів тьмяніші, ніж людське око. Сама зірка приблизно на 50 відсотків більша за Сонце, її вперше зафіксували на знімках 2023 року. Щоб відтворити повну орбіту тривалістю 8,7 року, астрономи об'єднали два роки нових спостережень з архівними даними аж до 2017 року.
Орбіта S301 надзвичайно витягнута - у найближчій точці зірка проходить лише за 1,7 мільярда кілометрів від чорної діри. На такій відстані обертання чорної діри повинно поступово змінювати орбіту зірки. Саме відстежуючи ці зміни впродовж років, вчені зможуть врешті обчислити швидкість обертання Стрільця А*, пояснює Ґіллессен.
[МІСЦЕ ДЛЯ ФОТО: знімки центру Чумацького Шляху з позначеними зірками; Раніше орбіти зірок допомогли встановити масу чорної діри - вона у 4 мільйони разів більша за масу Сонця]
Навіщо потрібно вимірювати спін чорної діри
Орбіти зірок уже допомогли науковцям обчислити масу Стрільця А* - вона приблизно у 4 мільйони разів перевищує масу Сонця. Проте виміряти обертання чорної діри значно складніше - для цього потрібна зірка, яка підлітає набагато ближче.
Дослідників давно цікавить обертання чорних дір, адже воно допомагає зрозуміти, як саме об'єкт формувався і зростав. За словами астрофізикині Лаури Бреннеман з Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики, яка не брала участі в дослідженні, швидке обертання свідчить про те, що чорна діра поглинала матерію рівномірно і послідовно. Повільніше обертання, навпаки, вказує на хаотичніше "живлення". Обертання також впливає на джети та вітри чорної діри, тож це важливий елемент розуміння того, як вона впливає на навколишню галактику.
Досі обертання чорних дір вимірювали лише опосередковано - через рентгенівське випромінювання газу поблизу них або гравітаційні хвилі від зіткнення двох чорних дір. Проте ці методи потребують складного моделювання й припущень, через що результати часто викликають суперечки серед науковців.
Астроном Крістофер Рейнольдс з Університету Меріленду, який не брав участі в дослідженні, зазначає, що непрямі методи залишаються корисними, але дають лише опосередковану картину. Нова зірка, за його словами, відкриває можливість зробити набагато пряміше вимірювання.
Точний вимір обертання чорної діри Чумацького Шляху також стане перевіркою для теорії відносності Ейнштейна. Обертання чорної діри передбачене загальною теорією відносності, тож відсутність обертання або перевищення максимальної межі, встановленої теорією, стало б серйозним викликом для фізики. Втім, науковці не очікують такого сценарію.
Наступне найближче зближення S301 із чорною дірою відбудеться у 2031 році. Спостереження щонайменше за двома повними орбітами зірки дадуть астрономам достатньо точності, щоб вперше безпосередньо визначити швидкість обертання серця нашої галактики - відкриття, яке може змінити розуміння того, як чорні діри взаємодіють із простором і часом навколо себе.
