У нас есть новый рекорд для самой быстрой звезды, движущейся вокруг сверхмассивной черной дыры
Недавно открытая звезда находится так близко к сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики, что совершает полный оборот всего за четыре года.
Это самый короткий орбитальный период для одной из звезд, вращающихся вокруг Стрельца A*. . Это овальное путешествие вокруг черной дыры, в результате которого звезда достигает орбитальной скорости, превышающей 2,5 процента скорости света.
Открытие добавляет новую увлекательную информацию о странной динамике центра Млечного Пути. .
Хотя наш галактический центр довольно тихий по сравнению с другими галактиками, среда вокруг Sgr A* является экстремальным местом. Черная дыра — это монстр, масса которого примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца. Прежде чем астрономы подтвердили ее существование с помощью прямого изображения, ученые сделали вывод о ее присутствии и рассчитали ее массу на основе звезды, запертой на орбите вокруг Sgr A*.
Эта звезда, называемая S2, является лишь одной из группы звезды, известные как S-звезды, которые следуют по длинным, резко эллиптическим орбитам вокруг Sgr A*, с черной дырой на одном конце эллипса. Тот конец, на котором звезда находится ближе всего к черной дыре, называется периапсом, и то, как звезды меняют свои скорости по мере их движения в периапсе и из него, является одним из инструментов, которые помогли «взвесить» черную дыру.
Но S2 — далеко не единственная звезда на вечеринке.
Группа астрофизиков во главе с Флорианом Пайскером из Кельнского университета в Германии искала, что еще они могут обнаружить в этой вечеринке. странная, высокоскоростная сокровищница.
«S2 ведет себя как большой человек, сидящий перед вами в кинотеатре: он блокирует ваше представление о том, что важно», — объяснил Пайскер. «Поэтому S2 часто закрывает центр нашей галактики. Однако в короткие моменты времени мы можем наблюдать окрестности центральной черной дыры».
Орбиты нескольких S-звезд в галактическом центр. (Peissker et al., ApJ, 2022)
Исследователи обнаружили эту звезду, названную S4716, благодаря эволюции методов наблюдения и анализа. Это было ясно видно по данным пяти различных инструментов на его головокружительной орбите вокруг Sgr A*.
Команда подсчитала, что его периапсия находилась примерно в 15 миллиардах километров (9,3 миллиарда миль) от сверхмассивной черной дыры, примерно в 100 раз больше расстояния между Землей и Солнцем. Когда она приближается и входит в периапсиду, звезда достигает скорости около 8000 километров (4970 миль) в секунду.
Это не самая близкая и не самая быстрая S-звезда в галактическом центре. Эта честь принадлежит звезде S4714, также открытой Пайскером и его коллегами, которая приближается к Sgr A* на 1,9 миллиарда километров, достигая скорости до 24 000 километров в секунду.
Тем не менее, S4714 имеет период обращения 12 лет. S4716 с ее четырехлетней орбитой имеет кратчайшее среднее расстояние до черной дыры на всей ее орбите среди всех S-звезд, открытых на сегодняшний день.
«Чтобы звезда находилась на стабильной орбите, Близко и быстро вблизи сверхмассивной черной дыры было совершенно неожиданно и отмечает предел, который можно наблюдать с помощью традиционных телескопов», — сказал Пайскер.
Открытие убирает несколько странностей в предыдущих наблюдениях, приписываемых другим S звезды. Однако S4716 представляет собой нечто вроде новой загадки: не совсем понятно, как он туда попал. По словам исследователей, для решения этой проблемы может потребоваться дополнительная работа.
«Короткопериодическая компактная орбита S4716 вызывает недоумение», – сказал астрофизик Майкл Заячек из Университета имени Масарика в Чехии.
«Звезды не могут так легко формироваться рядом с черной дырой. S4716 пришлось двигаться внутрь, например, приближаясь к другим звездам и объектам в скоплении S, что привело к значительному сокращению ее орбиты».
The исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
