הכוכב S301 משלים הקפה סביב סגיטריוס A* בתוך 8.7 שנים ומתקרב אליו פי עשרה יותר מהכוכב S2. מסלולו עשוי לאפשר למדוד את סיבוב החור השחור ולבחון את היחסות הכללית בתנאים קיצוניים
אסטרונומים גילו כוכב עמום הנע במסלול קיצוני סביב סגיטריוס A* – החור השחור העל־מסיבי שבמרכז שביל החלב. הכוכב, שקיבל את הסימון S301, משלים הקפה אחת בתוך כ־8.7 שנים, ובנקודה הקרובה ביותר לחור השחור מגיע למהירות של כ־25 אלף קילומטר בשנייה – יותר מ־8% ממהירות האור.
לפי המחקר שהועלה ל־arXiv, זהו זמן ההקפה הקצר ביותר שנמדד עד כה לכוכב מוכר סביב סגיטריוס A*. המחקר עדיין מוצג כקדם־פרסום ולא כמאמר שעבר ביקורת עמיתים.
מסלול צר ומאורך במיוחד
סגיטריוס A* נמצא במרחק של כ־26 אלף שנות אור מכדור הארץ ומסתו מוערכת בכ־4.3 מיליון מסות שמש. סביבו נעים כמה עשרות כוכבים המכונים כוכבי S. מסלוליהם מאפשרים לחוקרים למדוד את שדה הכבידה באזור ולבחון את תחזיות תורת היחסות הכללית.
S301 הוא ככל הנראה כוכב מן הסדרה הראשית, מסוג ספקטרלי הקרוב ל־F, שמסתו אינה עולה בהרבה על מסת השמש. מסלולו מאורך מאוד: ערך האקסצנטריות שלו הוא כ־0.982–0.983, כאשר ערך הקרוב ל־1 מציין מסלול אליפטי קיצוני.
בנקודה הקרובה ביותר במסלולו חולף הכוכב במרחק של 136–142 רדיוסי שוורצשילד מסגיטריוס A*. זהו מרחק קטן בערך פי עשרה מזה של S2, הכוכב ששימש עד כה כאחת המעבדות החשובות ביותר לבדיקת היחסות הכללית ליד החור השחור.
S301 אינו צפוי להיקרע על ידי כוחות הגאות במסלולו הנוכחי. לפי חישובי החוקרים, כוכב בגודלו יתחיל להיפגע רק אם יתקרב למרחק של כעשרה רדיוסי שוורצשילד – הרבה יותר קרוב ממסלולו הנוכחי.
המסלול עצמו משנה כיוון
בכבידה הניוטונית, כוכב הנע סביב מסה מרכזית אמור לחזור שוב ושוב לאותה אליפסה. תורת היחסות הכללית חוזה שהאליפסה עצמה תסתובב בהדרגה. התופעה, המכונה נקיפה יחסותית, נמדדה תחילה במסלולו של כוכב חמה ובהמשך גם במסלולו של S2 סביב סגיטריוס A*.
במקרה של S301, הנקודה הקרובה ביותר לחור השחור מתקדמת בכ־1.9–2 מעלות בכל הקפה. זהו שינוי גדול דיו כדי להבחין בו בתצפיות אסטרומטריות מדויקות.
חשיבותו העיקרית של S301 אינה מסתכמת בבדיקה נוספת של היחסות הכללית. המסלול הקיצוני עשוי לחשוף גם את השפעת סיבובו של החור השחור על המרחב־זמן שסביבו. לפי היחסות הכללית, גוף מסתובב “גורר” עמו במידה זעירה את המרחב־זמן – תופעה המכונה גרירת מערכת ייחוס או נקיפת לנזה־תירינג.
החוקרים מעריכים כי במקרה של חור שחור המסתובב במהירות מרבית, תרומת האפקט למסלולו של S301 עשויה להגיע לכ־0.11 מעלות בכל הקפה, בהתאם לכיוון ציר הסיבוב. בתצפיות שיצטברו עד אמצע העשור הבא ייתכן שיהיה אפשר למדוד את קצב הסיבוב של סגיטריוס A* ואת כיוון הציר שלו ישירות באמצעות תנועת הכוכב.
התגלה מאחורי האבק
S301 זוהה בתצפיות שנערכו באמצעות מכשיר GRAVITY, המחבר את הטלסקופים של מערך VLT של מצפה הכוכבים האירופי הדרומי בצ׳ילה. מרכז שביל החלב מוסתר באור נראה מאחורי כמויות גדולות של אבק, ולכן התצפיות נערכות בתחום האינפרא־אדום.
הכוכב התגלה ב־2023 במרחק זוויתי זעיר מסגיטריוס A*. הוא עמום מכדי להשיג בשלב זה ספקטרום מפורט, ולכן עדיין קיימים שני פתרונות אפשריים לכיוון מסלולו. החוקרים מצפים שמכשירים עתידיים בטלסקופ הגדול באופן קיצוני, ELT, יאפשרו למדוד גם את מהירותו לאורך קו הראייה ולהכריע בין האפשרויות.
המסלול המאורך עשוי גם לרמוז כיצד הגיע הכוכב לקרבת החור השחור. החוקרים מציעים כי S301 השתייך בעבר למערכת כפולה שעברה קרוב לסגיטריוס A*. כבידת החור השחור הפרידה בין שני הכוכבים: אחד מהם נלכד במסלול צפוף, ואילו השני עשוי היה להיזרק מן האזור במהירות גבוהה. הסבר זה, המכונה מנגנון הילס, עדיין דורש בדיקות נוספות.
עוד בנושא באתר הידען
- החור השחור במרכז שביל החלב אינו קורע כל דבר לגזרים
- כוכב כפול ליד החור השחור במרכז שביל החלב עשוי להזין אותו בענני גז קטנים
- טלסקופ הענק של ESO צפה בכוכב רוקד סביב החור השחור והראה שאיינשטיין צדק
- אסטרונומים חושפים לראשונה צילום רדיו של החור השחור בלב שביל החלב
- שיפור יכולת הצפייה בחור השחור יאפשר לבחון את תורת היחסות הכללית
שאלות ותשובות
מהו S301?
זהו כוכב עמום מן הסדרה הראשית המקיף את סגיטריוס A*, החור השחור העל־מסיבי שבמרכז שביל החלב.
כמה מהר נע הכוכב?
בנקודה הקרובה ביותר לחור השחור הוא מגיע לכ־25 אלף קילומטר בשנייה, שהם יותר מ־8% ממהירות האור.
מדוע מסלולו חשוב לחקר היחסות הכללית?
קרבתו לחור השחור מגבירה את ההשפעות היחסותיות ומאפשרת למדוד את שינוי כיוון המסלול, ובהמשך אולי גם את השפעת סיבוב החור השחור.
האם החור השחור צפוי לבלוע את S301?
לא במסלולו הנוכחי. הכוכב אמנם מתקרב מאוד לסגיטריוס A*, אך נשאר מחוץ למרחק שבו כוחות הגאות צפויים לפרק כוכב מסוגו.
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי
