Astronomowie odkryli najszybszą znaną gwiazdę w Drodze Mlecznej. S301 podczas zbliżenia do supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A rozpędza się do około 25 tys. km na sekundę, czyli ponad 8 proc. prędkości światła. Gwiazda znajduje się na niezwykle ciasnej i wydłużonej orbicie wokół centrum naszej galaktyki, a pełne okrążenie czarnej dziury zajmuje jej zaledwie 8,7 roku. Odkrycie może pozwolić naukowcom po raz pierwszy bezpośrednio zmierzyć rotację Sagittarius A.*
S301 to najszybsza znana gwiazda Drogi Mlecznej
S301 znajduje się w samym centrum Drogi Mlecznej i krąży wokół Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury o masie około czterech milionów Słońc. W najbliższym punkcie swojej orbity gwiazda osiąga prędkość około 25 tys. km/s, a w zależności od przyjętego rozwiązania orbitalnego naukowcy wyliczają maksymalnie około 25–25,6 tys. km/s. Odpowiada to ponad 8 proc. prędkości światła i około 90 mln km/h.
Dla porównania Słońce porusza się wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością około 230 km/s. S301 w najbardziej ekstremalnej części swojej orbity jest więc ponad sto razy szybsza. Europejskie Obserwatorium Południowe zwraca uwagę, że w ciągu sekundy gwiazda mogłaby przy swojej maksymalnej prędkości pokonać dystans odpowiadający ponad połowie obwodu Ziemi.
Gwiazda okrąża czarną dziurę w zaledwie 8,7 roku
S301 porusza się po bardzo wydłużonej orbicie. Jedno pełne okrążenie Sagittarius A* zajmuje jej 8,7 roku, co czyni ją również gwiazdą o najkrótszym znanym okresie orbitalnym wokół centralnej czarnej dziury Drogi Mlecznej. Poprzedni rekord należał do S55, znanej również jako S0-102, która potrzebuje na jedno okrążenie około 12 lat.
Największe wrażenie robi jednak minimalna odległość S301 od czarnej dziury. Podczas najbliższego podejścia dzieli je około 1,78 mld km, czyli mniej więcej 12 razy więcej niż Ziemię od Słońca. To dystans porównywalny z odległością Saturna od naszej gwiazdy. Żadna inna znana gwiazda nie została dotąd zaobserwowana tak blisko Sagittarius A*.
Orbita jest przy tym niezwykle ekscentryczna. W najdalszym punkcie S301 znajduje się około 1360 jednostek astronomicznych od czarnej dziury, natomiast podczas kolejnego podejścia gwałtownie przyspiesza i wpada w obszar, w którym efekty ogólnej teorii względności stają się znacznie wyraźniejsze.
S301 może pomóc zmierzyć rotację Sagittarius A*
Rekordowa prędkość jest efektowna, ale z punktu widzenia astronomów najważniejsze znaczenie ma coś innego. S301 porusza się tak blisko Sagittarius A*, że jej orbita powinna być zauważalnie modyfikowana przez rotację samej czarnej dziury. To może umożliwić wykonanie pomiaru, którego dotychczas nie udało się przeprowadzić bezpośrednio dla supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki.
Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina wirująca czarna dziura nie tylko zakrzywia czasoprzestrzeń swoją masą, ale także częściowo „ciągnie” ją za sobą. Zjawisko nazywane efektem Lensego-Thirringa lub frame draggingiem powinno powodować niewielkie zmiany orientacji orbity obiektu znajdującego się bardzo blisko czarnej dziury. W przypadku większości obserwowanych dotąd gwiazd efekt jest zbyt słaby, aby można go było łatwo zmierzyć, ale S301 znajduje się wystarczająco blisko.
Naukowcy liczą, że dalsze obserwacje pozwolą w ciągu około dekady określić zarówno tempo, jak i kierunek rotacji Sagittarius A*. Byłby to jeden z najbardziej bezpośrednich testów teorii Einsteina przeprowadzonych w tak ekstremalnym środowisku grawitacyjnym.
S301 została zauważona dopiero w 2023 roku
Odnalezienie rekordowej gwiazdy nie było proste. S301 jest niezwykle słabo widoczna – według ESO na ziemskim niebie wydaje się około dwa miliardy razy słabsza od Betelgezy, jednej z najbardziej charakterystycznych jasnych gwiazd widocznych gołym okiem. Dodatkowym problemem jest jej położenie w zatłoczonym centrum Drogi Mlecznej, gdzie w bardzo niewielkim obszarze obserwujemy ogromną liczbę gwiazd.
Pierwszy ślad S301 udało się zarejestrować wiosną 2023 roku za pomocą instrumentu GRAVITY współpracującego z Very Large Telescope Interferometer w obserwatorium ESO Paranal w Chile. Naukowcy przeanalizowali później wcześniejsze dane i odtworzyli ruch gwiazdy aż do 2017 roku. Okazało się, że jej poprzednie największe zbliżenie do Sagittarius A* nastąpiło na początku 2023 roku.
VLTI łączy światło z czterech 8-metrowych teleskopów i wykorzystuje je tak, jak gdyby tworzyły jeden ogromny instrument obserwacyjny. Pozwala to uzyskać rozdzielczość przestrzenną około 15 razy większą niż w przypadku pojedynczego 8-metrowego teleskopu i rozdzielać obiekty znajdujące się niezwykle blisko centrum galaktyki.
Skąd S301 znalazła się tak blisko czarnej dziury?
Tak ekstremalna orbita rodzi jeszcze jedno pytanie – w jaki sposób gwiazda w ogóle znalazła się tak blisko supermasywnej czarnej dziury. Astronomowie uważają, że S301 prawdopodobnie nie powstała w obecnym miejscu, ponieważ warunki panujące tak blisko Sagittarius A* praktycznie uniemożliwiają normalne formowanie gwiazd.
Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest tzw. mechanizm Hillsa. S301 mogła pierwotnie należeć do układu podwójnego składającego się z dwóch gwiazd. Kiedy układ zbliżył się do Sagittarius A*, potężne siły pływowe czarnej dziury rozerwały grawitacyjną więź pomiędzy obiektami. Jedna gwiazda została przechwycona i znalazła się na niezwykle ciasnej orbicie – właśnie S301 – natomiast jej towarzysz mógł zostać wyrzucony z centrum Drogi Mlecznej z prędkością wystarczającą nawet do opuszczenia całej galaktyki.
Mimo niewielkiej odległości od Sagittarius A* S301 nie znajduje się obecnie na drodze prowadzącej do pochłonięcia przez czarną dziurę. Jej orbita jest stabilna w skali interesującej astronomów, choć wpływ zakrzywienia czasoprzestrzeni stopniowo zmienia jej orientację.
To normalna gwiazda w bardzo nienormalnym miejscu
S301 nie jest egzotycznym obiektem pokroju gwiazdy neutronowej. Z obserwacji wynika, że jest gwiazdą ciągu głównego, czyli należy do tej samej podstawowej kategorii co Słońce. Reuters podaje, że ma około 1,5 raza większą masę od Słońca i jest od niego około pięciu razy jaśniejsza.
To właśnie jej położenie sprawia, że zachowuje się tak ekstremalnie. Sagittarius A* posiada masę około czterech milionów Słońc skupioną w niezwykle małym obszarze. Kiedy S301 zbliża się do czarnej dziury, jej prędkość gwałtownie rośnie, a w punkcie najbliższego przejścia osiąga rekordowe wartości. Następnie ponownie oddala się i zwalnia, kontynuując swoją mocno wydłużoną orbitę.
Kolejne wielkie zbliżenie nastąpi w 2031 roku
Astronomowie będą teraz bardzo dokładnie obserwować S301. Jej następne największe zbliżenie do Sagittarius A* jest spodziewane w 2031 roku i może stać się jednym z najważniejszych wydarzeń obserwacyjnych związanych z centrum Drogi Mlecznej w najbliższej dekadzie.
Do badań wykorzystany zostanie ulepszony instrument GRAVITY+, a w przyszłości również MICADO na budowanym przez ESO Extremely Large Telescope. Obserwacja co najmniej dwóch pełnych orbit S301 ma pozwolić określić jej trajektorię z dokładnością wystarczającą do odseparowania efektów wynikających z masy Sagittarius A* od zmian powodowanych przez rotację czarnej dziury.
Jeżeli pomiary zakończą się sukcesem, S301 może okazać się znacznie ważniejsza niż sugeruje sam rekord prędkości. Gwiazda pędząca z prędkością 25 tys. km/s stanie się naturalną sondą pozwalającą badać czasoprzestrzeń w bezpośrednim otoczeniu supermasywnej czarnej dziury i sprawdzić przewidywania ogólnej teorii względności w warunkach, których nie jesteśmy w stanie odtworzyć na Ziemi.
Źródło: Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), badanie GRAVITY+ Collaboration opublikowane 19 sierpnia 2026 roku w „Nature”.
Dziękujemy za przeczytanie artykułu na Techoteka.pl.
Publikujemy codziennie informacje o sztucznej inteligencji, nowych technologiach, IT oraz rozwoju agentów AI.
Obserwuj nas na Facebooku, aby nie przegapić kolejnych artykułów.
