Мы нашли самую быструю известную звезду в Млечном Пути. В экстремальных условиях в центре нашей галактики недавно обнаруженная звезда под названием S4714 вращается вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец A*.
В своем орбитальном путешествии S4714 развивает скорость около 8% от скорости света - потрясающие 24 000 километров в секунду. Но ДАЖЕ это не самое удивительное.
S4714 - лишь одна из группы звезд, которые были обнаружены на более близких орбитах, чем любые другие звезды, обнаруженные ранее.
Это открытие не только говорит о том, что на орбитах вокруг сверхмассивной черной дыры нашей галактики находится еще больше звезд, но и дало нам первых кандидатов на роль звезды, первоначально предложенной почти 20 лет назад, - тех, которые подходят так близко к черной дыре, что «сжимаются» его приливными силами. Они также известны как «сжиматели».
Область в центре Млечного Пути может быть тихой по сравнению с более активными галактическими центрами, но даже среда вокруг неподвижной сверхмассивной черной дыры может стать довольно дикой.
Изображение области вокруг центра Млечного Пути
Астрономы, изучающие этот регион, определили ряд звезд на длинных, петлевых, резко эллиптических орбитах вокруг Стрелец А * - представьте себе овал с черной дырой на одном конце. Их называют S-звездами, и мы можем использовать их для исследования свойств гигантского невидимого объекта, вокруг которого они вращаются.
В течение многих лет звезда под названием S2 считалась ближайшей к черной дыре. При ближайшем приближении, ее 16-летняя орбита приблизила ее к Стрелец А * примерно на 18 миллиардов километров, и гравитационный удар от такого близкого сближения разогнал звезду до 3% скорости света. Чтобы наблюдать и охарактеризовать эту орбиту, потребовалась кропотливая работа.
Но в прошлом году группа под руководством астрофизика Флориана Пайскера из Кельнского университета в Германии обнаружила гораздо более слабую, но и гораздо более близкую звезду: S62.
На 9,9-летней орбите она практически касается Стрелец А * на расстоянии 2,4 миллиарда километров. Это ближе, чем среднее расстояние между Ураном и Солнцем. Когда она вращается по кругу, то достигает скорости 20 000 километров в секунду, или 6,7% скорости света.
Но Пайскер и его команда на этом не остановились. После многих лет работы они обнаружили пять новых S-звезд, даже более близких, чем S2 - S4711, S4712, S4713, S4714 и S4715.
«Я счастлив, что имел возможность работать и наблюдать галактический центр в течение последних 7 лет», - сказал Пайскер.
Из новых звезд выделяют S4711 и S4714.
S4711, голубая звезда B-типа возрастом около 150 миллионов лет, имеет еще более короткий период обращения, чем S62; он проходит вокруг Стрелец А * раз в 7,6 лет с ближайшим расстоянием в 21,5 миллиарда километров. И у нее самое короткое среднее расстояние до черной дыры на всей ее орбите, которое когда-либо обнаружено.
Между тем, у S4714 более длинный орбитальный период, чем у S4711 - 12 лет, но его орбита чрезвычайно эксцентрична, что означает, что форма эллипса вытянута. Эксцентриситет орбиты описывается значениями от 0 до 1, где 0 - идеальный круг, а 1 - орбита ухода. У S4714 эксцентриситет орбиты 0,985.
В перигелии он ближе, чем S62, приближаясь к Стрелец А * на расстояние примерно 1,9 миллиарда километров. Во время такого сближения звезда развивает скорость до 24 000 километров в секунду, замедляясь по мере того, как она отклоняется назад на расстояние 250 миллиардов километров от черной дыры.
Эти экстремальные звезды, по словам Пайскера, являются первыми реальными кандидатами на роль сжимателей, о чем впервые предположили еще в 2003 году.
Астрофизики Тал Александер и Марк Моррис предложили класс звезд на очень эксцентрических орбитах вокруг массивных черных дыр. На каждом проходе приливные силы превращают часть энергии близкой орбиты звезды в тепло. Это, во-первых, заставляет звезду сиять ярче, чем обычно; и, во-вторых, способствует орбитальному распаду звезды. Другими словами, сжатие - это мертвые звезды, вращающиеся по орбите.
«По крайней мере, S4711 и S4714 являются кандидатами на сжатие», - сказал Пейскер. «Я бы сказал, что уверен насчет S4711, поскольку элементы орбиты согласуются с предсказаниями Тала Александера в 2003 году. В этом смысле S4711 - самый первый из когда-либо обнаруженных сжимателей».
В случае подтверждения эти звезды могут помочь нам понять взаимодействие между черными дырами и звездами, которые они (в конечном итоге) пожирают. Но они предлагают и другие возможности.
S2, например, недавно был использован для проверки общей теории относительности. И то, как свет звезды растягивается, когда она приближается к черной дыре, и то, как ее орбита смещается, как спирограф, подтвердили теорию Эйнштейна в некоторых из самых сложных испытаний.
«На самом деле мы на одну звездную величину ближе к Стрелец А * и почти в четыре раза быстрее, чем S2 во время прохождения перигелия», - пояснил Пайскер. «Таким образом, мы обнаружили более сильные релятивистские взаимодействия со звездами S62, S4711 и S4714, как и со звездами S2».
Возможно, в районе вокруг Стрелец А * могут скрываться еще более экстремальные скорости и орбиты - и с запуском более мощных телескопов в ближайшие годы, мы сможем их найти.
