Ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε το ταχύτερο γνωστό άστρο του Γαλαξία μας, το οποίο περιφέρεται γύρω από την υπερμαζική μαύρη τρύπα που φιλοξενεί στον πυρήνα του, με ταχύτητα που αγγίζει τα 25.000 km/s. Σύμφωνα με την ανάλυση των δεδομένων, το άστρο με την κωδική ονομασία S301 πλησιάζει τη μαύρη τρύπα περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο άστρο έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα, τόσο κοντά ώστε να δέχεται την άμεση επίδραση της περιστροφής της. Το γεγονός αυτό θα αποτελέσει στο μέλλον μία ακόμη καθοριστική δοκιμασία της θεωρίας του Αϊνστάιν για την βαρύτητα. Οι παρατηρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν με το τηλεσκόπιο VLTI (Very Large Telescope Interferometer) του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου ESO, το οποίο είναι εγκατεστημένο στην κορυφή του όρους Παρανάλ, στην έρημο Ατακάμα της Χιλής.

 

Στο πλησιέστερο σημείο της τροχιάς του γύρω από τον Τοξότη Α*, την υπερμαζική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας, το άστρο κινείται με ταχύτητα που υπερβαίνει το 8% της ταχύτητας του φωτός. Η ακραία αυτή ταχύτητα καθιστά το S301 το ταχύτερο άστρο που έχει ανακαλυφθεί ποτέ στον Γαλαξία. Κατά τη μέγιστη προσέγγισή του, διέρχεται σε απόσταση μόλις 1,78 δισ. km (ή 12 φορές την απόσταση Ήλιου-Γης) από τη μαύρη τρύπα, πλησιέστερα δηλαδή από κάθε άλλο ουράνιο σώμα που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Με αυτά τα μοναδικά χαρακτηριστικά, το S301 είναι το πρώτο γνωστό άστρο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για την άμεση μέτρηση της περιστροφής μιας μαύρης τρύπας.

 

«Το γεγονός ότι το S301 περιφέρεται τόσο κοντά στον Τοξότη Α* ανοίγει ένα νέο παράθυρο στις θεμελιώδεις ιδιότητες του χωροχρόνου σε αυτό το ακραίο περιβάλλον», δήλωσε σχετικά ο Reinhard Genzel, διευθυντής του Ινστιτούτου Εξωγήινης Φυσικής Μαξ Πλανκ (MPE) στο Garching της Γερμανίας και ιδρυτικό μέλος της συνεργασίας που πραγματοποίησε τις νέες αυτές παρατηρήσεις. Αξίζει να υπενθυμίσουμε εδώ ότι το 2020 το βραβείο Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε κατά το ήμισυ στον Roger Penrose, «για την ανακάλυψη ότι ο σχηματισμός των μαύρων τρυπών είναι μια ισχυρή πρόβλεψη της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας», και το άλλο μισό από κοινού στον Reinhard Genzel και στην Andrea Ghez. Οι πρωτοποριακές έρευνες των δύο τελευταίων μας έχουν προσφέρει τις πιο πειστικές μέχρι σήμερα ενδείξεις για την ύπαρξη της υπερμαζικής μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας.

 

Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα συμπαρασύρει και στρεβλώνει τον χωροχρόνο γύρω της, επηρεάζοντας κατά συνέπεια  και τις τροχιές των γειτονικών της άστρων. Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι μέσα στα επόμενα 10 χρόνια θα κατορθώσουν να μετρήσουν απευθείας αυτή την περιστροφή, γεγονός που θα αποτελέσει μια καθοριστική δοκιμασία για τη θεωρία του Αϊνστάιν.

 

Τα τροχιακά του χαρακτηριστικά, καθώς και το γεγονός ότι τα άστρα δεν μπορούν να σχηματιστούν τόσο κοντά σε μια υπερμαζική μαύρη τρύπα, καταδεικνύουν ότι το S301 αποτελούσε πιθανότατα μέρος ενός δυαδικού αστρικού συστήματος, το οποίο διαλύθηκε από τις παλιρροιακές δυνάμεις της μαύρης τρύπας. Το S301, δηλαδή, παγιδεύτηκε από τη βαρύτητά της, ενώ το άστρο-συνοδός του εκτινάχθηκε μακριά, πιθανότατα με τόσο μεγάλη ταχύτητα ώστε να εγκαταλείψει εντελώς τον Γαλαξία.

 

Το S301 θα πραγματοποιήσει την επόμενη πλησιέστερη διέλευσή του το 2031. Μελλοντικές παρατηρήσεις, τόσο με το VLTI όσο και με το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ELT) του ESO, που αυτή τη στιγμή κατασκευάζεται στη Χιλή, θα είναι καθοριστικές για τη λεπτομερή καταγραφή και τον τελικό προσδιορισμό της τροχιάς του με επαρκή ακρίβεια. Η επιστημονική ομάδα θα μπορέσει τότε να υπολογίσει άμεσα, για πρώτη φορά, την περιστροφή του Τοξότη Α*.

 

Πηγή: Milky Way's fastest star orbits our supermassive black hole so closely it feels its spin | ESO

 

Φωτογραφία: Αυτή η αλληλουχία εικόνων από το τηλεσκόπιο VLTI του ESO απεικονίζει διάφορα άστρα, τα οποία κινούνται γύρω από τον Τοξότη Α*, την υπερμαζική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας. Ανάμεσά τους ξεχωρίζει το S301, η τροχιά του οποίου αποτυπώνεται εδώ με μια ελλειπτική καμπύλη. Σε κάθε καρέ, η συνεχής γραμμή δείχνει τη διαδρομή που έχει ήδη διανύσει το άστρο, ενώ η διακεκομμένη σηματοδοτεί την πορεία που θα ακολουθήσει στη συνέχεια. (Credit: ESO/GRAVITY Collaboration)

 

Σημείωση: Στο ακόλουθο βίντεο μπορείτε να δείτε την καλλιτεχνική προσομοίωση ενός δυαδικού αστρικού συστήματος που περιφέρεται γύρω από μια υπερμαζική μαύρη τρύπα. Αρχικά, τα δύο άστρα περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο, αλλά καθώς πλησιάζουν την μαύρη τρύπα, οι παλιρροιακές της δυνάμεις αιχμαλωτίζουν το ένα άστρο, ενώ το άλλο εκτινάσσεται στο Διάστημα με τεράστια ταχύτητα:

Disruption of a binary star close to a black hole | ESO

π