Астрономы надеются измерить вращение массивной черной дыры в центре Млечного Пути с помощью обнаруженной ими поблизости звезды, сообщается в журнале Nature. Соавтор открытия рассказал RTVI, как и когда это будет сделано.

Считается, что в центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра, которую ассоциируют с компактным радиоисточником Sgr A*. Рядом с ней расположена область пространства с высокой плотностью звезд, которые из-за близости к черной дыре движутся с необычайно высокими скоростями, составляющими проценты от скорости света.

Ученые давно пытаются установить параметры черной дыры и благодаря этому узнать детали эволюции нашей галактики, наблюдая за этими тусклыми, но быстрыми звездами. Используя их в качестве «пробных масс», исследователи смогли довольно точно вычислить массу черной дыры — 4,3*10 6 масс Солнца.

Теперь же ученые под руководством Райнхарда Генцеля, получившего Нобелевскую премию по физике за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре Галактики, возлагают большие надежды на самую близкую на сегодняшний момент к черной дыре звезду.

Тусклая S301 была найдена с помощью инструмента GRAVITY на интерферометре VLTI Европейской южной обсерватории в Чили еще весной 2023 года. Первые четыре позиционирования звезды указали на ее довольно вытянутую орбиту. Последующие наблюдения это подтвердили.

«Что делает эту звезду особенной — это ее очень близкая орбита, по которой она обращается всего за 8,7 года, сближаясь с черной дырой на минимальное расстояние, равное 12 расстояниям от Земли до Солнца», — пояснил Феликс Манг, автор исследования из Института внеземной физики имени Макса Планка (Германия).

Удерживаться на такой близкой орбите звезде позволяет огромная скорость, которая составляет 25 тыс. километров в секунду, или 8% скорости света. Это самая быстрая из известных на данный момент звезд в нашей галактике и самая близкая к центральной черной дыре, расстояние до которой в периоды сближения равно дистанции между Солнцем и Сатурном.

Ученым удалось многое понять о самой звезде, анализируя ее орбиту.

«Большой эксцентриситет S301 свидетельствует о том, что это захваченный (черной дырой) компонент двойной звезды, которая была разорвана за счет механизма Хиллса, вышвырнувшего второй компонент, как сверхскоростную звезду», — говорится в исследовании.

Помимо массы, черная дыра в центре Млечного Пути имеет два других параметра — заряд и спин (мера вращательного момента). Согласно Общей теории относительности, вращающаяся дыра увлекает за собой пространство-время, закручивая его, и это влияет на орбиты ближайших звезд.

Близость S301 позволит впервые оценить спин черной дыры, надеются астрономы.

«С помощью этой звезды мы надеемся впервые измерить спин черной дыры в ближайшие десять лет, — считает Манг. — Впервые мы сможем измерить весьма точно и напрямую спин массивной черной дыры, что станет ключевой проверкой теории Эйнштейна».

«То, как это работает, называется эффектом Лензе — Тирринга. Вращение черной дыры увлекает пространство-время вокруг нее за собой. Можете представить себе самолет, летящий сквозь ураган. Самолет будет чувствовать дополнительную силу урагана и изменять из-за нее свою траекторию. Это то, что происходит со звездами, слишком приблизившимися к черной дыре, — пояснил RTVI соавтор открытия Стефан Гиллессен. — Увлечение пространства-времени будет действовать на движение звезды, что, в свою очередь, изменит ее траекторию. Поэтому мы надеемся, что скорость, собственное движение и радиальная скорость звезды должны измениться определенным образом. Это и даст нам ключ к дальнейшему вычислению того, как вращается черная дыра».

По словам Гиллессена, для этой задачи астрономам необходимо сверхвысокое пространственное разрешение и чувствительность приборов.

«На данный момент только прибор GRAVITY на телескопе VLTI может видеть S301. В районе 2030 года прибор MICADO на телескопе ELT (Extremely Large Telescope) сможет ее увидеть и даже снять спектр. По нашим оценкам, нам нужно одно-два десятилетия, чтобы точно измерить ее вращение», — добавил астроном.