Nejrychlejší hvězda v Mléčné dráze může prověřit Einsteinovu obecnou teorii relativity

Při svém nejbližším průletu kolem černé díry se hvězda pohybuje rychlostí přibližně 25 000 kilometrů za sekundu, což je 100 000krát rychleji než komerční letadlo, nebo více než 8 % rychlosti světla, a stává se tak držitelkou rekordu nejrychlejší hvězdy v Mléčné dráze.

S301 se podle nové studie přibližuje k Sagittarius A* více než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to na vzdálenost přibližně rovnající se vzdálenosti Saturnu od Slunce. Vzhledem k tomu, že se S301 dostává tak blízko k Sagittarius A*, je to první známá hvězda, kterou by bylo možné použít k přímému měření rotace černé díry.

Zásadní test Einsteinovy teorie

Stejně jako u většiny objektů ve vesmíru astronomové předpokládají, že se Sagittarius A* otáčí. Podle Einsteinovy obecné teorie relativity rotující černá díra s sebou strhává prostoročas a deformuje jej, což ovlivňuje oběžné dráhy okolních hvězd. Tento efekt je patrnější u objektů obíhajících rychle rotující černé díry v malé vzdálenosti.

Související

Lukáš Bauer

Astronomové objevili exoměsíc obíhající…

Marek Kuřina

Na oběžné dráze je už 14 tisíc družic. Přibýt…

„Díky této hvězdě doufáme, že v příštích 10 letech změříme rotaci černé díry,“ říká Felix Mang, autor studie zveřejněné v časopise Nature. Výzkumník z MPE Stefan Gillessen, který rovněž sehrál zásadní roli v nové studii, dodává: „Poprvé bychom tak byli schopni přímo změřit rotaci masivní černé díry, což by představovalo klíčový test Einsteinovy teorie.“

Juan Osorno, astronom z LIRA Observatoire de Paris–PSL ve Francii, který se rovněž podílel na vzniku zmíněné studie, doplňuje: „Bez této hvězdy bychom museli měřit pohyb jiných hvězd ještě několik desítek let, abychom se alespoň přiblížili k měření rotace černé díry.“

Objev hvězdy S301, která na obloze svítí dvoumiliardkrát slaběji než Betelgeuse (oranžová hvězda v souhvězdí Oriona), nebyl snadný úkol. Skupina využila VLTI, zařízení na observatoři ESO Paranal v Chile, a jeho přístroj GRAVITY, který se po modernizaci infrastruktury nyní nazývá GRAVITY+. Síla VLTI spočívá v jeho schopnosti kombinovat světlo ze čtyř 8metrových dalekohledů a vytvořit tak „virtuální“ dalekohled s 15krát větším prostorovým rozlišením než má jeden 8metrový dalekohled.

„Paranal je celosvětově jediným místem, kde lze provádět tento typ pozorování, protože žádná jiná observatoř na světě nedisponuje čtyřmi osmimetrovými dalekohledy, které mohou společně fungovat jako interferometr,“ říká spoluautor studie Frank Eisenhauer, hlavní výzkumník projektu GRAVITY+.

Ohromné slapové síly černé díry

Díky projektu GRAVITY a později GRAVITY+ se podařilo na jaře 2023 poprvé zachytit tuto novou hvězdu a od té doby ji vědci sledují s cílem pokusit se určit její oběžnou dráhu. Podařilo se jim vysledovat oběžnou historii hvězdy S301 až do roku 2017 a zjistili, že se k centrální černé díře naposledy přiblížila na nejmenší vzdálenost na počátku roku 2023.

Orbitální vlastnosti hvězdy S301 a skutečnost, že se hvězdy nemohou tvořit tak blízko masivní černé díry, naznačují, že hvězda byla pravděpodobně součástí dvojhvězdného systému, který byl roztrhán slapovými silami Sagittarius A*. Při tomto procesu byla hvězda S301 zachycena gravitací černé díry, zatímco její doprovodná hvězda byla vymrštěna vysokou rychlostí, s největší pravděpodobností dostatečnou k tomu, aby galaxii zcela opustila.

Zdroj: Nature, ESO