Самая быстрая звезда Млечного Пути вращается вокруг чёрной дыры со скоростью 25 тысяч километров в секунду

Астрономы обнаружили самую быструю из известных звёзд в Млечном Пути, которая вращается вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики. Звезда под названием S301 движется со скоростью около 25 тысяч километров в секунду. Это в сто тысяч раз быстрее скорости коммерческого самолёта. Она также является самой близкой из известных звёзд к центральной чёрной дыре Млечного Пути — Стрельцу А*. Звезда приближается к ней на расстояние, равное расстоянию от Сатурна до Солнца.

Беспрецедентная орбита

«Особенность этой звезды в том, что она вращается вокруг Стрельца А* по очень тесной орбите, совершая полный оборот всего за 8,7 года, и приближается к чёрной дыре на расстояние, в двенадцать раз превышающее расстояние от Земли до Солнца. Это беспрецедентно», — рассказывает Феликс Манг, аспирант Института внеземной физики имени Макса Планка и автор исследования.

Чрезвычайная близость звезды к Стрельцу А* означает, что она может открыть новые возможности для изучения фундаментальных свойств чёрной дыры и экстремальных условий вокруг неё.

Проверка теории Эйнштейна

Как и многие объекты на ночном небе, чёрные дыры, по прогнозам, должны вращаться. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, вращающаяся чёрная дыра увлекает за собой пространство-время, искривляя орбиты окружающих звёзд. Этот эффект имеет значение только для объектов, вращающихся вокруг быстро вращающихся чёрных дыр на близком расстоянии. S301, по-видимому, обладает идеальным сочетанием сильно эксцентричной и очень плотной орбиты.

«Впервые мы действительно смогли бы очень точно измерить вращение массивной чёрной дыры, что стало бы ключевой проверкой теории Эйнштейна», — комментирует доктор Стефан Гиллессен, старший научный сотрудник MPE и соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature.

Ранее предполагалось, что для оценки вращения Стрельца А* потребуется измерять движение нескольких звёзд в течение нескольких десятилетий. Учёные смогли проследить орбиту S301 вплоть до 2017 года и, проследив за её следующим ближайшим прохождением в 2031 году, надеются получить достаточно данных.

«С помощью этой звезды мы надеемся в течение следующих десяти лет измерить вращение чёрной дыры», — сказал Феликс Манг.

Как это наблюдают

Наблюдения проводились с помощью очень большого интерферометра телескопов Европейской южной обсерватории в Чили, который объединяет свет от четырёх восьмиметровых телескопов. Хотя звезда находится необычно близко к центральной чёрной дыре, она не пересечёт её горизонт событий — точку, за которой объекты не могут вырваться из гравитационного поля.

«Чёрные дыры представляют собой космические пылесосы, которые поглощают всё, до чего могут дотянуться, — говорит Манг. — Но это всего лишь массивный объект. Он не сильно отличается от того, что вращается вокруг Солнца, и останется на этой орбите».

Доктор Зири Юнси, астрофизик из Университетского колледжа Лондона, не принимавший участия в наблюдениях, подчеркивает: «Это невероятно важное открытие. Это очень интересно, потому что эта звезда невероятно близко подходит к Стрельцу А* и на пике своей скорости приближается к нему со скоростью около восьми процентов от скорости света, что просто невероятно».

По словам Юнси, измерение скорости вращения чёрной дыры с помощью этой орбиты станет прорывом в понимании эволюции Млечного Пути. Если теория Эйнштейна выдержит проверку, это станет ещё одним подтверждением того, что общая теория относительности работает даже в самых экстремальных условиях. Если нет — нас ждёт новая физика. S301, возможно, станет тем ключом, который откроет дверь в мир, где гравитация ведёт себя иначе, чем мы привыкли считать. И это изменит всё.