Sciencemag.cz
Related Articles
Astronomové objevili nejrychlejší známou hvězdu v naší galaxii, Mléčné dráze, která obíhá kolem černé díry v jejím středu. Hvězda s označením S301 byla detekována pomocí zařízení VLTI (Very Large Telescope Interferometer) ESO a při svém oběhu kolem černé díry o hmotnosti čtyř milionů hmotností Slunce dosahuje rychlosti 25 000 km/s. Přibližuje se k ní více než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to tak blízko, že pociťuje účinky rotace černé díry.
„Díky desetiletím pečlivého sledování hvězd obíhajících kolem centrální černé díry naší galaxie, Sagittarius A*, došlo k tomuto průlomovému objevu velmi slibné hvězdy. Vzhledem k tomu, že S301 obíhá tak blízko Sagittarius A*, otevírá nám nový pohled na základní vlastnosti prostoročasu v tomto extrémním prostředí černé díry,“ říká nositel Nobelovy ceny Reinhard Genzel, ředitel Max-Planckova institutu pro mimozemskou fyziku (MPE) v Garchingu v Německu a zakládající člen spolupráce, která provedla tato nová pozorování.
„Zvláštností této hvězdy je, že obíhá kolem Sagittarius A* po velmi těsné oběžné dráze, jejíž oběh trvá pouhých 8,7 roku, a přibližuje se k černé díře na vzdálenost pouhých 12násobků vzdálenosti Země od Slunce. To je bezprecedentní,“ říká Felix Mang, doktorand na MPE a autor studie zveřejněné dnes v časopise Nature.
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 také přibližuje k Sagittarius A* více než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to na vzdálenost přibližně rovnající se vzdálenosti Saturnu od Slunce. [1] 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.
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.
„Díky této hvězdě doufáme, že v příštích 10 letech změříme rotaci černé díry,“ říká Mang. Výzkumník z MPE Stefan Gillessen, který rovněž sehrál vedoucí 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 rovněž sehrál klíčovou roli ve studii, dodává: „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+. [2] 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+ a ředitel MPE.
Díky projektu GRAVITY a později GRAVITY+ se skupině podařilo na jaře 2023 poprvé zachytit tuto novou hvězdu a od té doby ji sleduje, aby určila její oběžnou dráhu. Podařilo se jim také 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.
Následná pozorování pomocí GRAVITY+ a pomocí přístroje MICADO na připravovaném dalekohledu ELT (Extremely Large Telescope) ESO budou klíčová pro sledování dráhy hvězdy S301 v příštím desetiletí, kdy v roce 2031 dojde k jejímu dalšímu nejbližšímu průletu. Pozorování alespoň dvou úplných oběžných drah S301 umožní určit její trajektorii s dostatečnou přesností, aby skupina mohla poprvé přímo určit rotaci Sagittarius A*. „To by bylo splnění snu,“ říká Mang.
Poznámky
[1] V okamžiku nejbližšího přiblížení proletí hvězda pouhých 1,78 miliardy km od černé díry, což je přibližně 12násobek vzdálenosti mezi Sluncem a Zemí, respektive o pouhých 20 % více než vzdálenost mezi Sluncem a Saturnem.
Další informace
Výsledky tohoto výzkumu byly představeny v článku spolupráce GRAVITY+ s názvem „Discovery of a star sensitive to the spin of Sgr A*“, který vyjde v časopise Nature (doi: 10.1038/s41586-026-10894-w).
