Астрономы из Института внеземной физики Общества Макса Планка сообщили об открытии звезды S301, которая обращается вокруг Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Орбита S301 оказалась самой тесной и самой быстрой среди всех известных звезд в этой области.
В точке максимального приближения звезда подходит к черной дыре на расстояние, примерно сравнимое с дистанцией от Солнца до Сатурна. Полный оборот S301 совершает за 8,7 года. Такая близость означает, что орбита заметно искажается гравитацией объекта массой около четырех миллионов солнечных.
Стeфан Гиллессен, ведущий автор исследования и научный сотрудник Института внеземной физики Общества Макса Планка:
Это открытие, которое мы не могли запланировать. Мы надеялись, что такие звезды существуют, но заранее знать этого не могли.
Основной интерес для ученых представляет связь орбиты S301 с вращением самой черной дыры. Согласно теореме об отсутствии "волос", изолированная черная дыра описывается всего тремя параметрами – массой, зарядом и угловым моментом. Всю остальную информацию, которую физик Якоб Бекенштейн сравнивал с "волосами", внешний наблюдатель получить не может из-за эффектов общей теории относительности.
Массу и заряд измерить относительно просто, а вот со вращением ситуация иная. По словам Гиллессена, о спине Стрельца A* науке до сих пор неизвестно практически ничего, хотя теория настаивает на том, что сверхмассивные черные дыры обязаны вращаться.
Так что очевидно, что нам хотелось бы его определить. Кроме того, мы ожидаем, что массивные черные дыры вращаются – всё во Вселенной вращается, и массивные черные дыры должны делать то же самое, так как набор массы за космологическое время должен их раскручивать. А для тех черных дыр, которые демонстрируют джеты, объяснить это явление можно только при условии вращения – иначе питать джеты было бы нечем.
Обнаружить S301 было крайне непросто. Звезда очень тусклая, и в пресс-релизе института процесс выделения ее сигнала сравнили с попыткой услышать жужжание мухи во время игры симфонического оркестра. Гиллессен и коллеги из коллаборации GRAVITY+ впервые заметили объект в 2023 году, но потребовалось почти два года наблюдений, чтобы собрать достаточно снимков и убедиться в уникальности находки.
Ключевая особенность S301 заключается в том, что звезда движется в зоне, где увлечение инерциальных систем отсчета проявляется предельно сильно. Этот эффект предсказан общей теорией относительности: вращающееся массивное тело буквально закручивает вокруг себя пространство-время.
Феликс Манг, соавтор исследования и аспирант Института внеземной физики Общества Макса Планка:
S301 – первая звезда, обращающаяся непосредственно в области вокруг Стрельца A*, где эффект увлечения систем отсчета экстремален. Мы измеряем не просто кривизну пространства-времени, мы измеряем, как она искажается вращением самой черной дыры. Это уникально.
При этом исследователи отмечают в статье, что одной S301 недостаточно для подтверждения параметров вращения черной дыры. Если измерения верны, наблюдения за этой звездой станут одним из первых и пока единственных практических способов определить спин Стрельца A* методами звездной динамики.
Как минимум находка открывает новые возможности для проверки теоремы об отсутствии "волос" и для сопоставления полученных данных с предсказаниями общей теории относительности. Команда продолжит следить за движением S301 вокруг черной дыры и надеется обнаружить другие звезды со схожим поведением.
