amely a központi szupernagy tömegű fekete lyuk körül kering. Az S301 jelű csillag eléri az akár 25 ezer kilométeres másodpercenkénti sebességet is, ahogy megkerüli a négymillió naptömegű fekete lyukat. Közelebb merészkedik hozzá, mint bármely más, eddig megfigyelt csillag, ráadásul olyan közel, hogy érzi magán a fekete lyuk forgásának hatásait.
„A galaxisunk központi fekete lyuka, a Sagittarius A* körül keringő csillagok évtizedeken át történő gondos megfigyelése vezetett ehhez az áttörést jelentő, ígéretes felfedezéshez. Mivel az S301 nagyon közel kering a Sagittarius A*-hoz, új perspektívát nyit a téridő alapvető tulajdonságainak megismerésére a fekete lyuk extrém környezetében” – mondja Reinhard Genzel (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE), az új megfigyeléseket végző együttműködés alapító tagja.
„Az a különleges ebben a csillagban, hogy nagyon közel van a Sagittarius A*-hoz, mindössze 8,7 év alatt kerüli meg azt. A Föld és a Nap közötti távolság 12-szeresére van a fekete lyuktól. Ez példátlan” – mondja Felix Mang (MPE), a Nature című szaklapban megjelent tanulmány szerzője.
Amikor a legközelebb halad el a fekete lyuk mellett, a csillag másodpercenként körülbelül 25 ezer kilométert tesz meg – ez egy utasszállító repülőgép sebességének százezerszerese, a fénysebesség több mint 8%-a, így ez a leggyorsabb ismert csillag a Tejútrendszerben. Az S301 emellett közelebb is kerül a szupernagy tömegű fekete lyukhoz, mint bármelyik eddig megfigyelt csillag: nagyjából akkora távolságra kering tőle, mint a Szaturnusz a Naptól. Mivel ilyen közel van a Sagittarius A*-hoz, ez az első ismert csillag, amelynek segítségével közvetlenül vizsgálható egy fekete lyuk forgása.
A csillagászok szerint, mint a legtöbb égitest a Világegyetemben, a Sagittarius A* is forog. Einstein általános relativitáselmélete szerint egy forgó fekete lyuk magával ragadja a téridőt, és megcsavarja azt, ami hatással van a körülötte keringő csillagok pályájára. Ez a hatás sokkal erősebben érezhető azon égitestek esetében, amelye közel keringenek egy gyorsan forgó fekete lyukhoz.
„Ennek a csillagnak köszönhetően a következő tíz évben remélhetőleg megmérhetjük a fekete lyuk forgási sebességét” – mondja Mang. A Max Planck Űrfizikai Intézet munkatársa, Stefan Gillessen, aki szintén vezető szerepet vállalt a kutatásban, hozzátette: „Most először képesek lehetünk egészen pontosan mérni egy nagy tömegű fekete lyuk forgását, amivel tesztelhetjük Einstein elméletét.” A kutatócsoport másik tagja, Juan Osorno (Párizsi Obszervatórium LIRA) szerint „Enélkül a csillag nélkül további évtizedeken át kéne más csillagok mozgását vizsgálnunk, hogy közelebb jussunk a fekete lyuk forgási sebességéhez.”
Az S301 felfedezése nem volt egyszerű feladat, mivel a csillag kétmilliárdszor halványabb, mint a Betelgeuse (az Orion csillagkép narancssárga csillaga). A kutatócsoport a megfigyeléshez az ESO chilei Paranal Obszervatóriumában található Nagyon Nagy Távcső GRAVITY+ műszerét használta. A VLTI legnagyobb erőssége abban rejlik, hogy négy darab 8 méteres távcső fényét képes egyesíteni, így létrehozva egy „virtuális” távcsövet, amelynek szögfelbontása 15-szöröse egy 8 méteres távcsőének.
„A Paranal az egyetlen hely a világon, ahol ilyen típusú megfigyeléseket lehet végezni. Nincs a világon még egy obszervatórium, amely négy, együtt interferométerként működő 8 méteres távcsővel rendelkezne” – mondja Frank Eisenhauer (GRAVITY+, MPE).
A GRAVITY, később a továbbfejlesztett GRAVITY+ műszerrel a kutatóknak 2023 tavaszán sikerült először megpillantaniuk a csillagot, amit aztán nyomon követtek, amíg a pályáját meg nem határozták. A pálya változásait egészen 2017-ig vissza is tudták követni, és kiderült, hogy utoljára 2023 elején közelítette meg legjobban a fekete lyukat. Az S301 pályájának adatai, valamint az a tény, hogy a csillagok nem alakulhatnak ki ilyen közel egy nagy tömegű fekete lyukhoz, arra utal, hogy korábban egy kettőscsillag egyik tagja lehetett, amelyet a Sagittarius A* árapály-erői szakítottak ketté. A folyamat során az S301 a fekete lyuk gravitációjának csapdájába esett, míg társa nagy sebességgel kilökődött, és valószínűleg el is hagyta a galaxist. (Az ESO animációja egy ilyen eseményről ide kattintva tekinthető meg: https://www.eso.org/public/videos/eso2612e/)
Az S301 pályájának nyomon követéséhez szükség lesz a GRAVITY+ műszerre, valamint az ESO következő nagy teleszkópjára, a Rendkívül Nagy Távcsőre (ELT) szerelt MICADO műszere is. A csillag várhatóan 2031-ben ismét megközelíti a fekete lyukat. Ha a kutatók két teljes keringési periódust megfigyelnek, akkor elég nagy pontossággal meghatározhatják a pályáját, ennek segítségével pedig közvetlenül a Sagittarius A* forgási sebességét is. „Egy álom válna valóra” – mondja Mang.
Forrás: https://www.eso.org/public/news/eso2612/
A kutatásról beszámoló szakcikk: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10894-w
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet