Тривалі спостереження за надмасивною чорною дірою з центру нашої галактики — Стрільцем А* — часто викривають багато цікавого. І цього разу астрономам з Німеччини і Чехії вдалося знайти нову зірку в околицях Стрільця А*. Вона за чотири роки встигає здійснити оберт навколо чорної діри, наближаючись до неї на 100 астрономічних одиниць. Про знайдену S4716 вчені повідомили у журналі The Astrophysical Journal.
S-скупчення на зображенні з обсерваторії Кека, де салатовим кольором позначена орбіта знайденої зірки. Чорним хрестиком позначено самого Стрільця А*. Florian Peißker et al. / The Astrophysical Journal, 2022
Які зірки живуть поруч з чорною дірою?
У центрі нашої галактики Чумацький Шлях знаходиться компактне радіоджерело під назвою Стрілець A*, у якому понад 50 років підозрювали надмасивну чорну діру. За його відкриття присудили Нобелівську премію з фізики у 2020 році. А вже цього року завдяки Телескопу горизонту подій ми побачили тінь нашої чорної діри — акреційний диск з розігрітого газу та пилу, який на себе забирає Стрілець А*.
Через гравітаційний вплив Стрільця А*, а також високих температур його околиць через розігрітий пил, процеси зореутворення біля чорної діри ускладнюються. Втім, чи не головну роль у дослідженні чорної діри з центру Чумацького Шляху зіграли саме зірки навколо неї, а саме — скупчення зорь, названих S-зірками. Завдяки зірці S2, яка є найяскравішою у цьому скупченні і за 16 років обертається навколо Стрільця А*, вдалося пов'язати його із надмасивною чорною дірою. А подальші дослідження за рухом і швидкістю інших світил поруч з Стрільцем А* остаточно уточнили його масу як 4,30 мільйона сонячних.
Моделювання руху S-зірок навколо Стрільця А*. ESO / L. Calçada / spaceengine.org
Завдяки новим більш чутливим телескопам, в астрономів тепер є можливість спостерігати і за зірками з S-скупчення на набагато більш коротких орбітах, ніж 16 років, як у S2. І у своїй новій роботі, астрономи з Інституту радіоастрономії Макса Планка, Кельнського університету та університету Масарика, що у Чехії, представили ще одне світило із скупчення, яке обертається навколо Стрільця А* за рекордні 4 роки.
Що це за зірка?
Нову зірку, яку назвали S4716, відшукали в архівних даних камер NIRC2, що встановлена на телескопі «Кек II» та камери NACO, що працює в обсерваторії Паранал. Загалом вона зустрічалася на знімках з 2003 по 2020 рік, хоча іноді її перекривали інші зорі, а особливо найяскравіша S2 через щільність скупчення. Завдяки великій кількості даних астрономам вдалося вирахувати, що період обертання світила навколо надмасивної чорної діри складає всього чотири роки, що є рекордним для зірок зі скупчення. А сама S4716 стала першою з відомих зіркою, орбіта якої знаходиться у межах тисячі астрономічних одиниць від надмасивної чорної діри, тобто в масштабах Сонячної системи. Причому це вимагає від неї швидкості принаймні восьми тисяч кілометрів на секунду поблизу перицентру, тобто найближчої до чорної діри точки. Найближче до Стрільця А* зоря підбирається на відстань близько 98 астрономічних одиниць, а найдалі — понад 702. Зоряну величину S4716 оцінили у 17, а її масу оцінили приблизно у чотири маси Сонця. Її ефективну температуру визначили як 12 з половиною тисяч кельвінів та віднесли світило до спектрального класу B8/9-V.
Знайдена зоря у різні роки спостереження. Стрілець А* позначено хрестиком, зеленим колом визначене очікуване положення S4716 на її орбіті. Florian Peißker et al. / The Astrophysical Journal, 2022
Чому вона так близько?
Продовжувати спостереження за зірками з S-скупчення беззаперечно мотивує наша надмасивна чорна діра, адже так можна не лише спостерігати за тим, як в умовах сильної гравітації змінюються зоряні орбіти, а і визначати параметри самої чорної діри.
Автори роботи сумніваються, що S4716 могла народитися настільки поруч із Стрільцем А*. Це пов'язано принаймні з тим, що така наближеність до надмасивної чорної діри суперечить умовам межі Роша, яка передбачає певну відстань, на якій припливні сили не зруйнують тіло.
Тож появі S4716 на такій компактній орбіті мав передувати якийсь механізм міграції, який приніс її до Стрільця А*. Наприклад, поява нових тіл у її скупченні, що каталізувало зміну орбіти. Або зіткнення із масивнішою зіркою або самою чорною дірою, що змусило скоротитися піввісь її орбіти принаймні вдвічі.
Стрілець А* безумовно став головною астроновиною року завдяки Телескопу горизонту подій — подивіться, як вчені з майже всього світу створювали фото його тіні. Також нещодавно його розгледів радіотелескоп MeerKAT за хмарами пилу і газу.
Зорі біля чорних дір
🪀Завдяки зіркам S-скупчення також вдалося виміряти і спін нашої чорної діри
🍴Зорі біля однієї з чорних дір пощастило менше і кожні 114 днів вона спалахує через втрату маси, яку віддає чорній дірі
👼 Хоча не завжди чорні діри — це про руйнування. Ось, наприклад, чорну діру з карликової галактики Henize 2–10 запідозрили у сприянні народженню зірок