Аннотированные временные ряды за период с 2021 по 2025 год, реконструированные с помощью GR. Для S301 траектория орбиты (рис. 2) показана вверху. На рисунках c и d Sgr A* и S62 в данном представлении трудно различить из‑за сглаживания изображения с помощью гауссова ядра. SX на изображении 2021 года — потенциальный источник, который пока не был обнаружен повторно. e — кривая блеска S301 в K‑диапазоне
Астрономы обнаружили звезду, вращающуюся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути по самой экстремальной из всех наблюдавшихся до сих пор звёздных орбит. Эта звезда, получившая обозначение S301, может предоставить учёным новый способ измерения вращения Стрельца A*, чёрной дыры в центре нашей Галактики.
Об этом открытии сообщила коллаборация GRAVITY+ в журнале Nature. Масса Стрельца A* составляет около 4,3 миллиона масс Солнца, а расстояние от Земли до него составляет примерно 27 000 световых лет. На протяжении десятилетий астрономы отслеживали звёзды, вращающиеся вокруг него, используя их движение для проверки общей теории относительности Эйнштейна в необычайно сильном гравитационном поле.
S301 выделяется тем, что её орбита проходит необычайно близко к чёрной дыре. Она совершает один оборот каждые 8,7 лет. Это самый короткий из известных орбитальных периодов среди всех звёзд, вращающихся вокруг Стрельца A*. Её орбита также чрезвычайно вытянута, с эксцентриситетом около 0,98. В момент максимального сближения S301 проходит на расстоянии всего около 140 радиусов Шварцшильда от чёрной дыры. Это примерно в десять раз ближе, чем у знаменитой звезды S2, ранее считавшейся одним из лучших инструментов астрономов для изучения центра Галактики.
Результатом является впечатляющее ускорение. Вблизи точки максимального сближения S301 достигает скорости примерно 25 000 километров в секунду, что составляет более 8% от скорости света. При таких скоростях и расстояниях эффекты, вызванные вращением чёрной дыры, должны стать измеримыми.
Согласно общей теории относительности, вращающаяся чёрная дыра не просто искривляет пространство‑время под действием своей массы. Её вращение также увлекает за собой окружающее пространство‑время — этот эффект известен как «увлечение системы отсчёта» или прецессия Ленса‑Тирринга. Обнаружение этого эффекта в орбите S301 может позволить астрономам динамически определять вращение Стрельца A*, а не выводить его косвенно по излучению, испускаемому веществом вблизи чёрной дыры.
Впервые астрономы заметили S301 в ходе наблюдений, проведённых с помощью прибора GRAVITY на интерферометре «Очень большого телескопа» (VLT) Европейской южной обсерватории в 2023 году. Впоследствии они отследили звезду по данным наблюдений 2024 и 2025 годов и ретроспективно идентифицировали её в данных, полученных в 2017 и 2021 годах; в общей сложности для реконструкции её орбиты было использовано 19 астрометрических измерений, охватывающих период более восьми лет. ([Nature][1])
Сама звезда, по‑видимому, представляет собой обычную звезду главной последовательности, вероятно, объект раннего типа F с массой, не превышающей примерно 1,5 массы Солнца. Её необычная орбита может свидетельствовать о бурном прошлом. Исследователи предполагают, что S301 когда‑то входила в плотную двойную систему, которая подошла слишком близко к Стрельцу A*. Приливная гравитация чёрной дыры могла разорвать эту пару посредством так называемого механизма Хиллса, захватив S301 и выбросив её спутника из центра Галактики в виде гиперскоростной звезды.
Будущие наблюдения с помощью GRAVITY+ и «Сверхбольшого телескопа» позволят измерить движение S301 с достаточной точностью, чтобы обнаружить едва уловимый след «перетаскивания» системы отсчёта. В случае успеха эта неприметная звезда фактически станет крошечным зондом, сброшенным в одну из самых мощных гравитационных лабораторий, доступных астрономии. Это позволит исследователям наблюдать, как вращение чёрной дыры проявляется через геометрию пространства‑времени.
Источник: habr.com