Astronomové objevili nejrychlejší známou hvězdu v naší galaxii, Mléčné dráze, která obíhá kolem černé díry v jejím středu. Hvězda, která dostala jméno S301, obíhá svou černou díru o hmotnosti čtyř milionů Sluncí rychlostí 25 tisíc kilometrů za sekundu. Navíc se k ní přibližuje víc než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to tak blízko, že pociťuje účinky rotace černé díry.
„Díky desetiletím pečlivého sledování hvězd obíhajících kolem centrální černé díry naší galaxie, Sagittarius A*, došlo k tomuto průlomovému objevu velmi slibné hvězdy,“ komentoval objev Reinhard Genzel, který vede Institut Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku a je za objev zodpovědný. „Vzhledem k tomu, že S301 obíhá tak blízko Sagittarius A*, otevírá nám nový pohled na základní vlastnosti prostoročasu v tomto extrémním prostředí černé díry,“ doplnil držitel Nobelovy ceny za fyziku.
Zvláštností této hvězdy je, že obíhá kolem Sagittarius A* po velmi těsné oběžné dráze, jejíž oběh trvá pouhých 8,7 let. Při svém nejbližším průletu kolem černé díry se hvězda pohybuje rychlostí přibližně 25 tisíc kilometrů za sekundu – což je asi stotisíckrát rychleji než komerční letadlo, nebo více než osm procent rychlosti světla. Díky tomu se stala držitelkou pomyslné soutěže o nejrychlejší hvězdu v Mléčné dráze.
S301 se také přibližuje ke své černé díře víc než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to na vzdálenost přibližně rovnající se vzdálenosti Saturnu od Slunce. To bylo pro vědce nesmírně důležité – je to totiž také první známá hvězda, kterou by bylo možné použít k přímému měření rotace černé díry.
Jak rotuje černá díra
Stejně jako u většiny objektů ve vesmíru astronomové předpokládají, že se i černá díra Sagittarius A* otáčí. Podle Einsteinovy obecné teorie relativity rotující černá díra s sebou strhává prostoročas a deformuje ho. To by mělo ovlivňovat i oběžné dráhy okolních hvězd, přičemž tento efekt by měl být podle předpokladů moderní fyziky patrnější u objektů obíhajících rychle rotující černou díru v malé vzdálenosti.
Zatím vědci rotaci černé díry nespočítali, bude to nesmírně složité, takže věří, že by to mohli dokázat během příštích deseti let.
„Poprvé bychom tak byli schopni přímo změřit rotaci masivní černé díry, což by představovalo klíčový test Einsteinovy teorie,“ těší se francouzský astronom Juan Osorno, který se na výzkumu také podílel. „Bez této hvězdy bychom museli měřit pohyb jiných hvězd ještě několik desítek let, abychom se alespoň přiblížili k měření rotace černé díry.“
Jak objevit kosmického sprintéra
Objev hvězdy byl nesmírně náročný. Astronomové totiž hledali těleso, které se jednak pohybuje velmi rychle, ale současně svítí značně slabě – asi dvoumiliardkrát slaběji než oranžová hvězda Betelgeuse v souhvězdí Orionu.
Využili k tomu přístroje na observatoři ESO Paranal v Chile, které umožňují kombinovat světlo ze čtyř osmimetrových dalekohledů a vytvořit tak „virtuální“ dalekohled s patnáctkrát větším prostorovým rozlišením než má jeden osmimetrový dalekohled. Hvězdu díky tomu astronomové zachytili na jaře roku 2023, od té doby ji sledují, aby určili její oběžnou dráhu.
