Astronomové objevili nejrychlejší dosud známou hvězdu naší Galaxie. Objekt označený S301 obíhá supermasivní černou díru v centru Mléčné dráhy, Sagittarius A*, a při nejbližším průletu se řítí rychlostí zhruba 25 000 km/s – tedy více než 8 % rychlosti světla a stotisíckrát rychleji než dopravní letadlo. K černé díře o hmotnosti čtyř milionů Sluncí se přibližuje blíže než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, natolik blízko, že pociťuje účinky její rotace. Hvězdu odhalil interferometr VLTI Evropské jižní observatoře (ESO) v Chile a studie vyšla v odborném časopise Nature.
- Hvězda S301 dosahuje při nejbližším průletu rychlosti asi 25 000 km/s a je nejrychlejší známou hvězdou Mléčné dráhy.
- Jeden oběh kolem černé díry Sagittarius A* jí trvá pouhých 8,7 roku, přibližuje se na zhruba dvanáctinásobek vzdálenosti Země–Slunce.
- Jde o první hvězdu, díky níž by bylo možné přímo změřit rotaci supermasivní černé díry.
Podle autora studie Felixe Manga, doktoranda na Max-Planckově institutu pro mimozemskou fyziku (MPE) v německém Garchingu, je na hvězdě mimořádná právě její těsná dráha. „Obíhá Sagittarius A* po velmi těsné dráze, jeden oběh jí trvá pouhých 8,7 roku a k černé díře se přibližuje na pouhých dvanáctinásobek vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem. To je bezprecedentní,“ uvedl. V okamžiku nejbližšího přiblížení proletí hvězda jen asi 1,78 miliardy kilometrů od černé díry – tedy přibližně ve vzdálenosti Saturnu od Slunce.
Vzácná příležitost změřit, jak se černá díra točí
Právě extrémní blízkost dělá z S301 unikátní nástroj. Astronomové předpokládají, že se Sagittarius A*, podobně jako většina objektů ve vesmíru, otáčí. Podle Einsteinovy obecné teorie relativity rotující černá díra strhává a deformuje okolní časoprostor, což ovlivňuje oběžné dráhy blízkých hvězd. Tento efekt je výraznější u těles, která rychle rotující černou díru obíhají v malé vzdálenosti.
S301 je tak první známou hvězdou, kterou by bylo možné využít k přímému měření rotace černé díry.
„S touto hvězdou doufáme, že během příštích deseti let změříme rotaci černé díry,“ řekl Mang. Jeho kolega z MPE Stefan Gillessen doplnil, že by šlo o „vůbec první přímé měření rotace hmotné černé díry, což by byl klíčový test Einsteinovy teorie“. Bez S301 by podle astronoma Juana Osorna z Pařížské observatoře při PSL University ve Francii bylo nutné sledovat pohyb jiných hvězd ještě několik desetiletí, aby se vědci k měření rotace vůbec přiblížili.
Objev spojil světlo čtyř velkých dalekohledů
Najít S301 nebylo snadné – na obloze svítí dvoumiliardkrát slaběji než Betelgeuze, oranžová hvězda v souhvězdí Orionu. Tým využil přístroj GRAVITY (po modernizaci nazývaný GRAVITY+) na interferometru VLTI observatoře ESO Paranal v Chile. Zařízení dokáže spojit světlo ze čtyř více než osmimetrových dalekohledů a vytvořit tak „virtuální“ dalekohled s patnáctinásobně vyšším rozlišením, než má jediný osmimetrový přístroj.
Obecně astronomické interferometry kombinují světlo ze dvou či více dalekohledů, díky čemuž lze pozorovat vesmírné objekty s rozlišením, jakého by dosáhla zrcadla či antény o průměru 130 až 200 metrů. „Paranal je celosvětově jediné místo, kde lze tento typ pozorování provádět, protože žádná jiná observatoř nemá čtyři osmimetrové dalekohledy schopné fungovat společně jako interferometr,“ uvedl spoluautor Frank Eisenhauer, hlavní řešitel projektu GRAVITY+.
Hvězdu tým poprvé zachytil na jaře 2023 a od té doby ji sleduje, aby upřesnil její dráhu. Podařilo se také vystopovat její oběžnou historii až do roku 2017 a zjistit, že se k centrální černé díře naposledy nejvíce přiblížila počátkem roku 2023. Podle astronomů byla S301 nejspíše původně součástí dvojhvězdy, kterou roztrhaly slapové síly Sagittaria A*: jednu hvězdu zachytila gravitace černé díry, druhá byla vymrštěna vysokou rychlostí, patrně dostatečnou k opuštění celé Galaxie.
Rozhodující bude průlet v roce 2031
Klíčová budou další pozorování v příštím desetiletí, kdy hvězda v roce 2031 znovu proletí nejblíže černé díře. Pomoci má nadále GRAVITY+ i přístroj MICADO na připravovaném Extrémně velkém dalekohledu (ELT) organizace ESO. Sledování alespoň dvou úplných oběhů S301 umožní určit její trajektorii dostatečně přesně na to, aby vědci mohli poprvé přímo stanovit rotaci Sagittaria A*. To by podle nich bylo „splnění snu“.
Jak vnímáte snahu přímo změřit rotaci černé díry v centru naší Galaxie? Podělte se o svůj názor v diskusi.
