В екстремната среда в самото сърце на нашата галактика нещата понякога стават наистина откачени. А под „откачени“ астрономите имат предвид явления, които надхвърлят и най-смелите ни представи.
Там се крие супермасивната черна дупка Стрелец A* (Sagittarius A*), чиято маса е около 4,3 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето. В нейната непосредствена близост гравитацията кара околните звезди да се държат по изключително диви начини.
Сега обаче международна група от учени откри обект, който оставя всички останали в сянка.
В ново проучване, публикувано в престижното списание Nature, астрономите описват звездата S301. Тя се движи по изключително екстремна, 8,7-годишна орбита около Стрелец A*. По време на най-близкото си прелитане покрай черната дупка, звездата достига зашеметяващата максимална скорост от над 25 000 километра в секунда – разстояние, равняващо се на това между Сатурн и Слънцето.
Това са невероятните 8,5 процента от скоростта на светлината.
Лаборатория в центъра на галактиката
Тъй като самите черни дупки не излъчват светлина, най-добрият инструмент за изучаването им е наблюдението върху обектите, които ги заобикалят.
„Галактическият център е като далечна лаборатория, а звездите са нашите измервателни сонди. Възможността да разполагаме със сонда, с която да измерим как въртящата се черна дупка изкривява пространството и времето около себе си, е нещо наистина страхотно“, казва астрофизикът Феликс Манг от Института „Макс Планк“ в Германия, част от научния екип GRAVITY+.
Досега звездата S2 беше основният инструмент за подобни изследвания. Нейната 16-годишна орбита помогна на учените да потвърдят ефекти от Общата теория на относителността на Айнщайн. Но S301 извежда нещата на съвсем ново ниво.
Нейната силно издължена орбита я гмурва близо 10 пъти по-дълбоко в гравитационния капан на Стрелец A* спрямо S2. Подобно на влакче в увеселителен парк, тя полита към дъното, ускорява до бясна скорост и след това отново изстрелва надалеч.
Разплитане на тъканта на пространството и времето
В най-близката си точка S301 е толкова близо до черната дупка, че преминава директно през самата тъкан на пространството и времето, която се увлича от въртенето на Стрелец A* (ефект, известен като влечение на инерциалните системи или ефект на Лензе-Тиринг). Това движение трябва съвсем леко да промени орбитата на звездата.
Сравняването на реалната орбита с теоретичните изчисления ще позволи на учените да изчислят точното тонално въртене (спин) на черната дупка.
Това може да ни приближи до потвърждаването на т.нар. „теорема за липсата на коса“ (no-hair theorem). Според нея, ако знаеш масата и спина на една черна дупка, абсолютно всяко друго нейно гравитационно свойство може да бъде напълно предсказано.
Разкъсано космическо семейство?
Екстремната орбита на S301 подсказва и още една драматична история. Възможно е звездата някога да е била част от двойна система, която е приключила фатално.
При процес, известен като механизъм на Хилс, супермасивната черна дупка може да разкъса двойка звезди, засмуквайки едната в близка и агресивна орбита, докато изхвърля другата в дълбокия космос с огромна скорост.
Поради кратката си орбита, S301 отново ще се доближи максимално до черната дупка към края на 2031 г. Тогава учените с новите супертелескопи се надяват окончателно да потвърдят изчисленията си за въртенето на Стрелец A*.
