S2 (зоря)

S2, також відома як S0–2, — зоря в зоряному скупченні поблизу надмасивної чорної діри Стрілець A*, яка обертається навколо чорної діри з періодом 16,0518 років, великою напіввіссю близько 970 а.о. і перицентральнаою відстанню 120 а.о (17 світлових годин). Її орбітальний період лише приблизно на 30% довший, ніж у Юпітера, але вона не наближається до чорної діри ближче, ніж приблизно чотири відстані Нептуна від Сонця. За оцінками Європейської південної обсерваторії, на момент утворення зорі її маса становила приблизно 14 M[1].

Зміна видимого положення зорі S2 спостерігалося з 1995 року двома групами (в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі та в Інституті позаземної фізики Макса Планка) у рамках спроби зібрати докази існування надмасивної чорної діри в центрі галактики Чумацький Шлях. Зібрані дані вказують на Стрілець A* як на місце розташування такої чорної діри, а її рух повністю узгоджується з метрикою Шварцшильда[2]. Особливо надійну перевірку загальної теорії відносності зали спостереження S2 під час близького проходу біля Стрільця A* в травні 2018 року[3].

Група астрономів, в основному з Інституту позаземної фізики Макса Планка, використовувала спостереження орбітальної динаміки S2 навколо Стрільця A* для вимірювання відстані від Землі до центру Галактики. Вони визначили, що воно становить 7,94 ± 0,42 кпк, що добре узгоджується з попередніми визначеннями іншими методами[4].

Назва

Позначення S0–2 вперше було використано в 1998 році. S0 вказує на зорю в межах однієї кутової секунди від Стрільця A*, а S0–2 була другою найближчою зорею на час вимірювань[5]. Та сама зоря була роком раніше занесена в інший каталог просто як S2 - друге з одинадцяти інфрачервоних джерел поблизу галактичного центру, пронумерованих приблизно проти годинникової стрілки[6]. Випадково в обох списках зоря опинилась під номером «2»[5].

Орбіта

Дуже ексцентрична орбіта S2 дає можливість перевірити загальну теорію відносності[7]. Релятивістські ефекти досягли максимуму під час проходу зорею перицентру орбіти в середині 2018 року[8][9].

Рух S2 також корисний для виявлення присутності інших об’єктів поблизу Стрільця A*. Вважається, що існують тисячі зір, а також темні залишки зір (зоряні чорні діри, нейтронні зорі, білі карлики), розподілені в обʼємі, через який рухається S2. Ці об’єкти мають збурювати орбіту S2, змушуючи її поступово відхилятися від кеплерівської еліптичної орбіти, яка б відповідала руху навколо однієї точкової маси[10]. Дослідження руху S2 дозволило оцінити, що загальна маса таких зоряних залишків становить менше одного відсотка маси надмасивної чорної діри[11].

Проходження перицентру в 2018 році

У 2018 році S2 максимально наблизилась до Стрільця A*, досягнувши швидкості 7650 км/с або майже 3% швидкості світла і пройшовши на відстані всього 120 астрономічних одиниць від чорної діри (приблизно 1400 радіусів Шварцшильда)[12][13]. S2 досягла перицентру 19 травня 2018 року, тоді як її видима з Землі променева швидкість досягла піку в квітні, а пізніше досягла мінімуму в кінці серпня та на початку вересня[12].

Незалежні дослідження, проведені командою GRAVITY[14][12][15] (на чолі з Райнхардом Ґензелем ) і Групою галактичного центру KECK/UCLA[16][17] (на чолі з Андреа Ґез) виявили червоне зміщення, яке узгодилось з передбаченнями загальної теорії відносності.

Додатковий аналіз виявив шварцшильдівську прецесію орбіти S2 на 12 кутових хвилин (0,2 градуса), спричинену близьким проходженням, що також повністю відповідає передбаченням загальній теорії відносності[18][19][20].

S0–102

У 2012 році було виявлено, що зоря під назвою S0–102 (або S55) обертається ще ближче до Стрільця A*, ніж S0–2. Ця зоря в шістнадцять разів тьмяніша від S0–2, і знадобилося багато років спостережень, щоб відрізнити її від місцевого інфрачервоного фону. Орбітальний період S0–102 становить всього 11,5 років. 

Пізніше була відкрита ще ближча зоря S62 з орбітальним періодом 9,9 року[21].

Галерея зображень

Список літератури

  1. Habibi, M. та ін. (2017). Twelve years of spectroscopic Monitoring in the galactic center: The closest look at S-stars near the black hole. The Astrophysical Journal. 847 (2): 120. arXiv:1708.06353. Bibcode:2017ApJ...847..120H. doi:10.3847/1538-4357/aa876f.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  2. Abuter, R.; Amorim, A.; Bauböck, M.; Berger, J. P.; Bonnet, H.; Brandner, W.; Cardoso, V.; Clénet, Y.; De Zeeuw, P. T. (16 квітня 2020). Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole. Astronomy & Astrophysics. 636 (L5): L5. arXiv:2004.07187. Bibcode:2020A&A...636L...5G. doi:10.1051/0004-6361/202037813.
  3. Do, Tuan та ін. (16 серпня 2019). Relativistic redshift of the star S0–2 orbiting the Galactic center supermassive black hole. Science. 365 (6454): 664—668. arXiv:1907.10731. Bibcode:2019Sci...365..664D. doi:10.1126/science.aav8137. PMID 31346138.
  4. Galactic Center Research (PDF). Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. Архів оригіналу (PDF) за 6 вересня 2006. Процитовано 26 березня 2013. [Архівовано 2006-09-06 у Wayback Machine.]
  5. а б Ghez, A.M.; Klein, B.L.; Morris, M.; Becklin, E.E. (1998). High Proper‐Motion Stars in the Vicinity of Sagittarius A*: Evidence for a supermassive black hole at the center of our galaxy. The Astrophysical Journal. 509 (2): 678—686. arXiv:astro-ph/9807210. Bibcode:1998ApJ...509..678G. doi:10.1086/306528. S2CID 18243528.
  6. Eckart, A.; Genzel, R. (1997). Stellar proper motions in the central 0.1 pc of the Galaxy. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 284 (3): 576—598. Bibcode:1997MNRAS.284..576E. doi:10.1093/mnras/284.3.576.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  7. Black hole as peep-hole. ScienceNews.
  8. Ghez, Andrea M. (speaker) (19 квітня 2016). Black Holes @ 100 Workshop: Galactic Center (video lecture). Harvard University: Black Hole Initiative. Подія сталася на 31:55. ... we are ‘2018 or bust’ these days, because at that moment your orbital determination becomes so much better
  9. A star is about to plunge head first toward a monster black hole. Astronomers are ready to watch. 7 березня 2018.
  10. Sabha, Nadeen; Eckart, Andreas; Merritt, David; Zamaninasab, Mohammad; Witzel, Gunther; García-Marín, Macarena; Jalali, Behrang; Valencia-S., Monica та ін. (September 2012). The S-Star Cluster at the Center of the Milky Way: On the nature of diffuse NIR emission in the inner tenth of a parsec. Astronomy and Astrophysics. 545: A70. arXiv:1203.2625. Bibcode:2012A&A...545A..70S. doi:10.1051/0004-6361/201219203.
  11. Gillessen, S. та ін. (2009). Monitoring stellar orbits around the massive black hole in the galactic center. The Astrophysical Journal. 692 (2): 1075—1109. arXiv:0810.4674. Bibcode:2009ApJ...692.1075G. doi:10.1088/0004-637X/692/2/1075.
  12. а б в Witze, Alexandra (26 липня 2018). Milky Way's black hole provides long-sought test of Einstein's general relativity. Nature (англ.). 560 (7716): 17. Bibcode:2018Natur.560...17W. doi:10.1038/d41586-018-05825-3. PMID 30065325.
  13. Devlin, Hannah (26 липня 2018). Star spotted speeding near black hole at centre of Milky Way. The Guardian. Процитовано 18 січня 2021.
  14. Genzel, Reinhard та ін. (26 липня 2018). Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole. Astronomy & Astrophysics (Letter to the editor). 615: L15. arXiv:1807.09409. Bibcode:2018A&A...615L..15G. doi:10.1051/0004-6361/201833718.
  15. First Successful Test of Einstein's General Relativity Near Supermassive Black Hole - Culmination of 26 years of ESO observations of the heart of the Milky Way. www.eso.org (англ.). Процитовано 17 січня 2021.
  16. Do, Tuan; Hees, Aurelien; Ghez, Andrea; Martinez, Gregory D.; Chu, Devin S.; Jia, Siyao; Sakai, Shoko; Lu, Jessica R.; Gautam, Abhimat K. (16 серпня 2019). Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole. Science (англ.). 365 (6454): 664—668. arXiv:1907.10731. Bibcode:2019Sci...365..664D. doi:10.1126/science.aav8137. ISSN 0036-8075. PMID 31346138.
  17. Siegel, Ethan (1 серпня 2019). General Relativity Rules: Einstein Victorious In Unprecedented Gravitational Redshift Test. Medium (англ.). Процитовано 17 січня 2021.
  18. Abuter, R.; Amorim, A.; Bauböck, M.; Berger, J. P.; Bonnet, H.; Brandner, W.; Cardoso, V.; Clénet, Y.; Zeeuw, P. T. de (1 квітня 2020). Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole. Astronomy & Astrophysics (англ.). 636: L5. arXiv:2004.07187. Bibcode:2020A&A...636L...5G. doi:10.1051/0004-6361/202037813. ISSN 0004-6361.
  19. Dance around the heart of our Milky Way. Max Planck Society (англ.). 16 квітня 2020. Процитовано 18 січня 2021.
  20. Sai Zhai (4 серпня 2020). The first detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2. Astrobites (амер.). Процитовано 18 січня 2021.
  21. S62 on a 9.9 yr Orbit around SgrA*, The Astrophysical Journal, American Astronomical Society, 889 (1), 2020: 61, arXiv:2002.02341, Bibcode:2020ApJ...889...61P, doi:10.3847/1538-4357/ab5afd{{citation}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  22. First successful test of Einstein's General Relativity near supermassive black hole – Culmination of 26 years of ESO observations of the heart of the Milky Way (Пресреліз). European Southern Observatory. Процитовано 26 липня 2018.
  23. Eisenhauer, F.; Genzel, R.; Alexander, T.; Abuter, R.; Paumard, T.; Ott, T.; Gilbert, A.; Gillessen, S.; Horrobin, M.; Trippe, S.; Bonnet, H.; Dumas, C.; Hubin, N.; Kaufer, A.; Kissler‐Patig, M.; Monnet, G.; Strobele, S.; Szeifert, T.; Eckart, A.; Schodel, R.; Zucker, S. (2005). SINFONI in the Galactic Center: Young Stars and Infrared Flares in the Central Light‐Month. The Astrophysical Journal. 628 (1): 246—259. arXiv:astro-ph/0502129. Bibcode:2005ApJ...628..246E. doi:10.1086/430667. S2CID 122485461.

Посилання