Astronomai Paukščių Tako centre aptiko žvaigždę S301, kuri artimiausiame priartėjime prie supermasyvios juodosios skylės Šaulys A žaibiškai įsibėgėja iki maždaug 25 000 kilometrų per sekundę. Tai sudaro apie 8,5 proc. šviesos greičio ir yra vienas įspūdingiausių iki šiol stebėtų judėjimų mūsų Galaktikoje.
Šaulys A yra supermasyvi juodoji skylė Paukščių Tako branduolyje, kurios masė siekia apie 4,3 milijono Saulės masių. Nors pati juodoji skylė šviesos neskleidžia, jos gravitacija „išduodama“ stebint aplink skriejančias žvaigždes ir jų orbitų pokyčius.
Naujausiame tyrime, paskelbtame žurnale „Nature“, nurodoma, kad S301 aplink Šaulį A apsisuka per maždaug 8,7 metų. Skriedama labai ištęsta orbita ji priartėja maždaug iki atstumo, panašaus į Saturno ir Saulės nuotolį, o tada akimirksniu pasiekia maksimalų greitį.
Proga pamatuoti juodosios skylės sukimąsi
S301 svarbi ne vien dėl rekordinio greičio. Kuo arčiau žvaigždė priartėja prie juodosios skylės, tuo aiškiau galima užfiksuoti subtilius bendrosios reliatyvumo teorijos efektus, atsirandančius itin stipriame gravitaciniame lauke.
Vienas jų yra vadinamasis erdvėlaikio „tempimas“, dar žinomas kaip Lense’o–Thirringo efektas. Jei juodoji skylė sukasi, ji tarsi „suka“ ir aplinkinį erdvėlaikį, o tai turėtų nežymiai pakeisti S301 orbitą, lyginant su skaičiavimais, kurie sukimąsi ignoruoja.
„Galaktikos centras yra tarsi nuotolinė laboratorija, o žvaigždės joje atlieka matavimo zondų vaidmenį“, – sakė astrofizikas Felixas Mangas iš Maxo Plancko nežemiškos fizikos instituto, priklausantis GRAVITY+ bendradarbiavimui.
„Kuo arčiau žvaigždė praskrieja pro Šaulį A, tuo tiksliau galime įvertinti, kaip sukimasis iškreipia erdvėlaikį. Turėti tokį zondą yra išties įspūdinga“, – pridūrė jis.
Einšteino teorija ir „beplaukiškumo“ testas
Paukščių Tako centre jau anksčiau itin vertinga „matavimo priemone“ tapo žvaigždė S2, kurios 16 metų orbita leido patikrinti gravitacinio raudonojo poslinkio ir Švarcšildo precesijos efektus. S301 priartėja dar smarkiau, todėl mokslininkai tikisi pasiekti naują tikslumo lygį.
Tokie stebėjimai padeda artėti prie vieno sudėtingiausių uždavinių: patikimai nustatyti Šaulio A sukimąsi. Ilgesnėje perspektyvoje tai atvertų kelią tikrinti ir vadinamąją juodųjų skylių „beplaukiškumo“ idėją, pagal kurią neįkrautos juodosios skylės gravitacinį lauką pilnai apibrėžia masė ir sukimasis.
Vien sukimąsi išmatuoti nepakanka, tačiau ilgainiui, kaupiant daugiau tikslių orbitos duomenų, būtų galima įvertinti ir kitą parametrą, siejamą su juodosios skylės masės pasiskirstymu bei sukimosi poveikiu. Jei stebėjimai sutaptų su bendrosios reliatyvumo teorijos prognozėmis, tai būtų dar vienas rimtas Einšteino teorijos išbandymas ekstremaliomis sąlygomis.
Kodėl teks palaukti iki 2031 metų
Mokslininkai pabrėžia, kad stipriausias sukimąsi atskleidžiantis signalas pasireiškia žvaigždei esant arčiausiai juodosios skylės. S301 kitą kartą pericentrą, tai yra artimiausią tašką orbitoje, turėtų pasiekti 2031 metų pabaigoje.
Tyrimus tęsia GRAVITY+ komanda, o papildomą impulsą žada Europos pietų observatorijos itin didelio teleskopo naujos kartos prietaisai, tarp jų ir „MICADO“. Tikimasi, kad jie leis dar tiksliau atkurti žvaigždės judėjimą trimatėje erdvėje ir sumažinti paklaidą, kuri iki šiol ribojo galimybę patikimai „pagauti“ sukimąsi.
Be to, pati S301 orbita kelia klausimų apie jos kilmę: labai ištęstas kelias gali rodyti, kad žvaigždė anksčiau buvo dvinarėje sistemoje, kurią juodoji skylė „išardė“, vieną narį pagaudama į artimą orbitą, o kitą išsviesdama didžiuliu greičiu. Tokį scenarijų patvirtintų, jei ateityje būtų aptiktas iš Galaktikos centro tolstantis buvęs „poražvaigždės“ partneris.
Astronomai neatmeta, kad Paukščių Tako centre gali slėptis ir daugiau panašių greituolių. Kiekviena nauja tokia žvaigždė didintų šansus greičiau ir tiksliau nustatyti Šaulio A savybes, kurios yra esminės norint suprasti, kaip elgiasi gravitacija pačiomis ekstremaliausiomis sąlygomis.