Звезда S301 облетела чёрную дыру в Млечном Пути за 8,7 лет, открыв измерить её вращение

Астрономы из ESO объявили о первом обнаружении звезды S301, вращающейся по самой короткой известной орбите вокруг сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* (Sgr A*) в центре нашей галактики. За один оборот S301 обходит чёрную дыру за 8,7 года, а её перицентр находится всего в 136–142 радиусах Шварцшильда – в десять раз ближе, чем прежний «тестовый» объект S2.

Объект был выявлен на снимках, полученных модернизированным интерферометром GRAVITY, установленным на «Очень большом телескопе» ESO в Чили. Команда собрала 19 наборов данных, охватывающих более восьми лет наблюдений: первые четыре положения звезды зафиксированы в 2023 году, к ним добавлены измерения 2024–2025 годов и даже слабые сигналы из архивных кадров 2017 и 2021 годов. Звезда находится на расстоянии около 26 тыс. световых лет от Земли, а её орбитальная плоскость почти совпадает с плоскостью галактического диска.

S301 имеет видимую величину K≈19,3, что делает её почти незаметной для обычных телескопов. По яркости звезда классифицируется как объект главной последовательности спектрального типа F1.5 с массой чуть ниже 1,5 масс Солнца. При приближении к перицентру её скорость достигает 25 600 км/с – около 8,5 % скорости света, что позволяет точно проверять предсказания общей теории относительности в экстремальном гравитационном поле. Эти параметры делают S301 уникальным естественным лабораторным стендом для изучения гравитационного линзирования и влияния сильного гравитационного поля на свет.

Наблюдения уже показывают прецессию орбиты S301 – вращение эллипса на ≈2° за один оборот, вызванное искривлением пространства‑времени вокруг Sgr A*. Кроме того, вращающаяся чёрная дыра должна добавить к этому эффект Лёнце‑Тирринга, смещающий орбиту на ~0,11° при максимальном параметре спина χ=1. Ожидается, что за ближайшие десять лет этот вклад можно будет выделить. Если измерить этот дополнительный сдвиг, астрономы получат первый динамический способ оценить угол вращения Sgr A*, который до сих пор оставался лишь теоретической величиной.

Следующий перицентр S301 запланирован на конец 2031 года, а в рамках проекта GRAVITY+ планируется совместить интерферометрические данные с спектроскопией будущего 39‑метрового «Чрезвычайно большого телескопа» (ELT). Это даст возможность измерять радиальную скорость звезды и восстанавливать её трёхмерную орбиту с высокой точностью, что к 2035 году позволит определить параметр вращения Sgr A* с ошибкой менее 0,2. Полученные данные помогут уточнить модели формирования сверхмассивных чёрных дыр и их взаимодействие с окружающей средой, что важно для понимания эволюции галактик.