Рекорд швидкості в Галактиці: біля чорної діри Стрілець A* знайшли зірку S301, що розганяється до 8% швидкості світла

Європейська південна обсерваторія (ESO) оголосила про відкриття в центрі Чумацького Шляху раніше невідомої зірки S301, яка в момент максимального зближення зі сверхмасивною чорною дірою Стрілець A* (Sgr A*) розганяється до приблизно 25 тисяч кілометрів за секунду. Це становить близько 8% швидкості світла і є рекордним значенням серед усіх відомих на сьогодні зірок. Відкриття стало можливим завдяки інфрачервоному інтерферометру GRAVITY, встановленому на Дуже великому телескопі (VLT) в чилійській пустелі Атакама, який здатен з винятковою точністю відстежувати положення навіть тьмяних об'єктів у густонаселеному зірками ядрі Галактики.

Щільна орбіта та рекордне прискорення

S301 рухається надзвичайно щільною орбітою навколо центральної чорної діри нашої Галактики і робить повний оберт лише за 8,7 року. Для порівняння: одній із найвідоміших зірок околиць Sgr A* — S2 — на те саме потрібно близько 16 років. У перигелії, тобто в точці максимального зближення, зірка проходить на відстані порядку 12 астрономічних одиниць від чорної діри. Оскільки одна астрономічна одиниця дорівнює середній відстані від Землі до Сонця — близько 150 мільйонів кілометрів, — у найближчій точці орбіти S301 і Sgr A* розділяє приблизно 1,8 мільярда кілометрів. Саме в цій області колосальна гравітація чорної діри розганяє зірку до рекордних 25 тисяч км/с (що еквівалентно майже 90 мільйонам км/год).

Як знайшли об'єкт і що це за зірка

Після початкового виявлення S301 за допомогою GRAVITY вчені перейшли до аналізу архівних спостережень, що дозволило відновити історію об'єкта та визначити його природу. За отриманими даними, S301 являє собою відносно невелику сонцеподібну зірку, захоплену гравітацією сверхмасивної чорної діри. Висока чутливість інтерферометра в інфрачервоному діапазоні виявилася вирішальним фактором: у щільному центрі Галактики, де тисячі зірок накладаються одна на одну, лише така техніка роздільної здатності дозволяє виділити й точно виміряти рух окремого тьмяного об'єкта.

Перевірка теорії відносності та вимірювання обертання чорної діри

Наукова цінність відкриття виходить далеко за межі самого факту рекордної швидкості. Завдяки короткому періоду обертання та екстремальному зближенню з Sgr A* рух S301 зазнає сильних релятивістських ефектів, що робить її ідеальним природним полігоном для нових високоточних перевірок загальної теорії відносності Ейнштейна та уточнення характеристик центральної чорної діри. Особливу важливість має задача вимірювання обертання Sgr A*: за словами дослідника Інституту позаземної фізики Фелікса Манга, спостереження за S301 можуть дозволити вперше безпосередньо визначити швидкість обертання сверхмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху вже протягом найближчого десятиліття. Без цієї зірки отримання порівнянних даних за іншими об'єктами вимагало б кількох десятиліть спостережень.

Значення відкриття для астрофізики

Отже, S301 стає не просто «найшвидшою зіркою» в каталозі, а унікальним інструментом для вивчення одного з найекстремальніших гравітаційних полів у Всесвіті. Сукупність даних про її орбіту дозволить одночасно перевірити передбачення релятивістської фізики в сильному полі та зняти одне з ключових обмежень у розумінні природи Стрілець A*. Для наукової спільноти відкриття означає, що в найближчі роки можна очікувати цілого ряду точних вимірювань, які раніше вважалися недосяжними в передбачуваний перспективі.