Ecco la stella più veloce finora nella nostra galassia: orbita intorno al buco nero centrale

La stella, chiamata S301, è stata scoperta con il VLTI (Very Large Telescope Interferometer) dell’ESO (Osservatorio Europeo Australe) e raggiunge una velocità di 25.000 km/s girando intorno al buco nero da quattro milioni di masse solari.

 

 

La stella più veloce della Via Lattea orbita così vicino al buco nero supermassiccio centrale che ne percepisce la rotazione.

La stella, chiamata S301, è stata scoperta con il VLTI (Very Large Telescope Interferometer) dell’ESO (Osservatorio Europeo Australe) e raggiunge una velocità di 25.000 km/s girando intorno al buco nero da quattro milioni di masse solari. Si avvicina a esso più di qualsiasi altro oggetto osservato prima, così vicino da sentire gli effetti della rotazione del buco nero.

“Decenni di attento monitoraggio delle stelle in orbita intorno a Sagittarius A*, il buco nero centrale della nostra galassia, hanno portato a questa scoperta rivoluzionaria di una stella carica di promesse. Grazie all’orbita così vicina a Sagittarius A*, S301 apre una nuova finestra sulle proprietà fondamentali dello spaziotempo in questo ambiente estremo nei pressi del buco nero“, afferma il premio Nobel Reinhard Genzel, direttore del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) di Garching, in Germania, e membro fondatore della collaborazione che ha effettuato le nuove osservazioni.

“La particolarità di questa stella è che orbita attorno a Sagittarius A* su un’orbita molto stretta, infatti impiega solo 8,7 anni per completarla, e si avvicina al buco nero a una distanza pari ad appena 12 volte quella tra la Terra e il Sole. È un cosa mai vista“, aggiunge Felix Mang, dottorando presso l’MPE e primo autore dello studio pubblicato oggi su Nature.

Durante il suo passaggio più ravvicinato al buco nero, la stella viaggia a circa 25.000 chilometri al secondo, ovvero 100.000 volte più veloce di un aereo di linea, o anche oltre l’8% della velocità della luce, ottenendo il record di stella più veloce della Via Lattea.

S301 inoltre si avvicina a Sagittarius A* più di qualsiasi altra stella osservata finora, fino a una distanza simile a quella tra Saturno e il Sole.

Proprio per la sua vicinanza a Sagittarius A*, S301 è la prima stella che conosciamo che potrebbe essere utilizzata per misurare direttamente la rotazione di un buco nero.

Come la maggior parte degli oggetti nell’Universo, gli astronomi prevedono che Sagittarius A* ruoti.

Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, un buco nero in rotazione trascina con sé lo spaziotempo e lo deforma, influenzando le orbite delle stelle circostanti.

L’effetto è più marcato per gli oggetti che orbitano a distanza ravvicinata da buchi neri in rapida rotazione.

“Con questa stella speriamo di misurare, entro i prossimi 10 anni, la rotazione del buco nero“, afferma Mang.

Stefan Gillessen, ricercatore del MPE e figura di spicco del nuovo studio, aggiunge: “Per la prima volta, saremmo in grado di misurare direttamente la rotazione di un buco nero massiccio, il che rappresenterebbe un test fondamentale per la teoria di Einstein“.

Juan Osorno, astronomo del LIRA Observatoire de Paris–PSL, in Francia, anch’egli con un ruolo chiave nello studio, incalza: “Senza questa stella, avremmo bisogno di misurare il moto di altre stelle per diversi decenni per avvicinarci anche solo lontanamente alla misura della rotazione del buco nero“.

Trovare S301, che ci appare due miliardi di volte più debole di Betelgeuse (la stella arancione nella costellazione di Orione), non è stata un’impresa facile.

L’equipe ha utilizzato il VLTI, strumento dell’Osservatorio del Paranal dell’ESO in Cile, equipaggiato con GRAVITY, ora noto come GRAVITY+ in seguito a un aggiornamento dell’infrastruttura.

Il punto di forza del VLTI risiede nella sua capacità di combinare la luce di quattro telescopi da 8 metri per creare un telescopio “virtuale” con una risoluzione spaziale 15 volte superiore a quella di un singolo telescopio da 8 metri.

“A livello mondiale, Paranal è l’unico luogo in cui è possibile effettuare questo tipo di osservazioni, perché nessun altro osservatorio al mondo possiede quattro telescopi da 8 metri che possano agire insieme come un interferometro“, commenta il coautore Frank Eisenhauer, Responsabile Principale di GRAVITY+ e Direttore all’MPE.

Con GRAVITY, e successivamente con GRAVITY+, l’equipe è riuscita a gettare il primo sguardo sulla nuova stella nella primavera del 2023 e da allora l’ha seguita per determinarne l’orbita.

Hanno inoltre potuto ricostruire la storia orbitale di S301 fino al 2017, scoprendo che l’ultimo avvicinamento al buco nero centrale risale all’inizio del 2023.

Le proprietà orbitali di S301 e il fatto che le stelle non possano formarsi così vicino a un buco nero massiccio, indicano che la stella faceva probabilmente parte di un sistema binario che è stato disgregato dalle forze mareali di Sagittarius A*.

In questo processo, S301 è rimasta intrappolata dalla gravità del buco nero, mentre la sua compagna è stata espulsa ad alta velocità, velocità probabilmente sufficiente a farla uscire completamente dalla galassia.

Le osservazioni di approfondimento realizzate con GRAVITY+ e con lo strumento MICADO che sarà installato sull’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO saranno cruciali per tracciare la traiettoria di S301 nel prossimo decennio, in vista del prossimo passaggio ravvicinato previsto per il 2031.

Osservare almeno due orbite complete di S301 permetterà di definirne la traiettoria con una precisione tale da consentire al gruppo di lavoro di determinare direttamente, per la prima volta, la rotazione di Sagittarius A*. “Sarebbe un sogno che si avvera“, conclude Mang.