У самому центрі Чумацького Шляху астрономи відкрили зорю, орбіта якої може перетворитися на один із найточніших природних інструментів для дослідження надмасивної чорної діри Sagittarius A*. Тьмяна зоря головної послідовності S301 здійснює повний оберт приблизно за 8,7 року, а під час найближчого проходження біля чорної діри розганяється приблизно до 25 тисяч кілометрів на секунду.
Це понад 8% швидкості світла. Орбіта S301 надзвичайно витягнута: її ексцентриситет перевищує 0,98, а в перицентрі зоря проходить лише приблизно за 136–142 радіуси Шварцшильда від Sagittarius A*. Це приблизно вдесятеро ближче, ніж знаменита зоря S2, яку роками використовують для перевірки загальної теорії відносності.
Чорна діра повинна помітно викривляти орбіту S301
Через настільки близьке проходження релятивістські ефекти для S301 набагато сильніші, ніж для більшості відомих зір у центрі Галактики. Розрахунки показують, що лише через викривлення простору-часу її перицентр має зміщуватися приблизно на два градуси за один оберт. Тобто орбіта не повинна замикатися в класичний еліпс, а поступово «повертатиметься» у своїй площині.
Найцікавішим є наступний рівень точності. Якщо Sagittarius A* обертається, його спін має додатково тягнути за собою навколишній простір-час. Цей ефект, відомий як прецесія Лензе — Тіррінга, значно слабший за звичайну релятивістську прецесію, але близькість S301 до чорної діри робить його потенційно вимірюваним.
Саме спін Sagittarius A* залишається одним із найважливіших невідомих параметрів центральної чорної діри. Її масу — приблизно 4,3 млн мас Сонця — вже визначено дуже точно, однак швидкість обертання встановити набагато складніше.
S301 стане довгостроковим тестом теорії Ейнштейна
Зоря дуже тьмяна: її зоряна величина в інфрачервоному K-діапазоні становить близько 19,3. Тому виявити й відстежити її рух вдалося завдяки надточним інтерферометричним спостереженням центру Галактики.
Наступні проходження S301 дадуть змогу накопичити достатньо даних, щоб відокремлювати різні релятивістські ефекти від гравітаційного впливу сусідніх зір. Якщо вдасться виміряти вплив обертання Sagittarius A*, це стане новим тестом геометрії Керра — теоретичного опису обертової чорної діри.
У цьому сенсі S301 цікава не просто рекордною швидкістю. Вона перетворює центр Чумацького Шляху на лабораторію фундаментальної фізики, де закони гравітації можна перевіряти в умовах, які неможливо відтворити на Землі.
