Astronomowie odkryli najszybszą gwiazdę S301 krążącą wokół czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej

Rekordowa prędkość gwiazdy w jądrze galaktyki

Astronomowie wykryli S301, najszybszą znaną gwiazdę w Drodze Mlecznej, krążącą wokół supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A* w centrum galaktyki. Gwiazda osiąga prędkość 25 000 kilometrów na sekundę, co stanowi ponad 8% prędkości światła. Ta prędkość jest około 100 000 razy większa niż prędkość samolotu pasażerskiego. Sagittarius A* znajduje się 26 000 lat świetlnych od Ziemi i posiada masę równą około 4 mln do 4,3 mln mas Słońca. Badania, prowadzone przez astrofizyków z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka, ukazały się w czasopiśmie Nature 19 sierpnia 2026 r.

Ta gwiazda jest naprawdę niezwykle szybka.

Mechanika orbitalna i pochodzenie układu podwójnego

S301 jest o około 50% masywniejsza i pięć razy jaśniejsza od Słońca. Gwiazda porusza się po ekscentrycznej orbicie z okresem 8,7 roku, zbliżając się do czarnej dziury dziesięciokrotnie bardziej niż jakikolwiek wcześniej śledzony obiekt niebieski. W perycentrum, czyli punkcie największego zbliżenia, S301 mija Sagittarius A* w odległości od 11,5 do 12 jednostek astronomicznych, co jest dystansem porównywalnym do odległości między Słońcem a Saturnem. W apocentrum gwiazda oddala się na około 1360 jednostek astronomicznych. Astrofizycy wnioskują, że S301 pierwotnie należała do układu podwójnego. Oddziaływanie grawitacyjne z Sagittarius A* rozdzieliło układ, wyrzucając jedną z gwiazd poza Drogę Mleczną i chwytając S301 na trwałą orbitę.

Wyjątkowość tej gwiazdy polega na tym, że krąży wokół Sagittarius A* po bardzo ciasnej orbicie, której pokonanie zajmuje zaledwie 8,7 roku, i zbliża się do czarnej dziury na odległość zaledwie 12 razy większą niż dystans między Ziemią a Słońcem. To bezprecedensowe.

Pomiar rotacji czarnej dziury i zakrzywienia czasoprzestrzeni

Ponieważ czarne dziury nie emitują światła, naukowcy polegają na pobliskich gwiazdach jako naturalnych sondach do badania otaczającego środowiska. Zgodnie z ogólną teorią względności i twierdzeniem o braku włosów, izolowana czarna dziura charakteryzuje się masą, ładunkiem i momentem pędu. Podczas gdy masę Sagittarius A* (prawie 10^37 kilogramów) obliczono na podstawie około 40–50 zmapowanych trajektorii gwiazd, jej rotacja nigdy nie została bezpośrednio zmierzona. Rotująca czarna dziura wciąga lokalną czasoprzestrzeń wraz ze swoim ruchem obrotowym, zmieniając precesję pobliskich orbit. Astronomowie zamierzają określić tempo rotacji Sagittarius A* w ciągu najbliższej dekady poprzez monitorowanie perturbacji na ścieżce lotu S301.

Po raz pierwszy bylibyśmy w stanie bezpośrednio zmierzyć rotację masywnej czarnej dziury, co byłoby kluczowym testem teorii Einsteina.

Obserwacje za pomocą Very Large Telescope

Odkrycie opierało się na interferometrze Very Large Telescope należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego, znajdującym się na pustyni Atakama w Chile. System łączy sygnały podczerwone z czterech oddzielnych ośmiometrowych teleskopów, aby rozdzielić słabe obiekty przez gęsty pył międzygwiezdny. Naukowcy po raz pierwszy zauważyli słabe światło S301 wiosną 2023 r., gromadząc następnie 19 precyzyjnych pomiarów pozycyjnych z danych sięgających 2017 r. Zapisy te ujawniły, że gwiazda wykonała swoje najbliższe przejście obok czarnej dziury na początku 2023 r. Astronomowie spodziewają się, że wraz ze wzrostem czułości instrumentów do obserwacji w podczerwieni pojawią się kolejne gwiazdy o wysokiej prędkości.