Aptikta greičiausia žinoma žvaigždė: lekia taip greitai, kad net šalia jos esanti erdvė iškrypsta

Mūsų galaktikos centre apie supermasyvią juodąją bedugnę sukasi šimtai žvaigždžių. Daugumos šių žvaigždžių orbitos yra pakankamai didelės, kad jų judėjimą būtų galima aprašyti Niutono gravitacijos ir Keplerio judėjimo dėsniais. Bet kelios žvaigždės skrieja taip arti juodosios bedugnės, kad jų orbitas tiksliai aprašo tik Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija. Žvaigždė, kurios orbita mažiausia, pavadinta S62. Toks juodosios bedugnės artumas įgreitina žvaigždę iki 8% šviesos greičio.

Mūsų galaktikos supermasyvi juodoji bedugnė yra Šaulio A* (SgrA*). Jos masė yra maždaug 4 milijonai Saulės masių ir žinome tai iš apie ją skriejančių žvaigždžių. Šių žvaigždžių judėjimą astronomai stebi jau ne vieną dešimtmetį. Skaičiuodami jų orbitas, galime suskaičiuoti SgrA* masę. Pastaraisiais metais mūsų stebėjimai tapo tokie tikslūs, kad galime išmatuoti ne tik juodosios bedugnės masę. Taip pat galime patikrinti, ar mūsų supratimas apie juodąsias bedugnes yra tikslus.

Iš skriejančių apie SgrA* žvaigždžių labiausiai ištyrinėta yra S2. Tai ryški melsvoji milžinė, apie juodąją bedugnę apskriejanti per 16 metų. 2018 metais S2 buvo arčiausiai juodosios bedugnės, tad buvo proga ištirti reliatyvumo efektą, vadinamą gravitaciniu raudonuoju poslinkiu. Išmetus kamuoliuką į viršų, kildamas jis lėtėja. Nukreipus šviesos spindulį į viršų, šviesa nelėtėja, bet gravitacija paima dalį jos energijos. Todėl iš gravitacinio šulinio sklindanti šviesa pasislenka į raudonąją spektro pusę. Šis efektas yra stebėtas ir laboratorijoje, bet S2 suteikė galimybę išvysti tai natūralioje aplinkoje. Tad, nieko keisto, kad arti skriejančios S2 žvaigždės šviesa, kaip ir numatyta, nuraudo.

Ilgai manyta, kad artimiausia SgrA* žvaigždė yra S2, tačiau vėliau buvo atrasta S62. Kaip neseniai tyrėjai išsiaiškino, ši žvaigždė maždaug du kartus sunkesnė už Saulę ir apie juodąją bedugnę apskrieja kas 10 metų. Remiantis šiais skaičiavimais, būdama arčiausiai, jos greitis siekia 8% šviesos greičio. Dėl tokio didelio greičio tampa pastebimas laiko pailgėjimas. S62 valanda truktų maždaug 100 Žemės minučių*.

Kadangi skrieja taip arti SgrA*, S62 orbita aprašoma ne Keplerio dėsniais. Ji nėra paprasta elipsė, o juda spirografiškai, tad jos orbita su kiekvienu ciklo pasisuka apie 10 laipsnių. Tokia precesija pirmą kartą užfiksuota su Merkurijaus orbita, tačiau šiuo atveju efektas yra mažas.

2022 metų rudenį S62 vėl priartės prie SgrA*. Tada astronomams turėtų pavykti patikrinti reliatyvumo efektus netgi dar tiksliau, nei su S2 prisiartinimu.

Brian Koberlein
phys.org

Daugiau informacijos Florian Peißker et al. S62 on a 9.9 yr Orbit around SgrA*, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab5afdŽurnalo informacija:Astrophysical Journal

* Originaliame straipsnyje (Fastest Star Ever Seen is Moving at 8% the Speed of Light) rašoma, kad valanda truktų 100 minučių, tačiau paskaičiavus pagal pateiktus duomenis, gaunamas tik beveik 12 sekundžių per valandą laiko pailgėjimas (3611,56s). Todėl sakinys turėtų būti – S62 valanda būtų maždaug 12 Žemės sekundžių ilgesnė.