Astronomen hebben een ster geïdentificeerd die met een recordbrekende snelheid rond het supermassieve zwarte gat in het centrum van de Melkweg beweegt. De ster, die de aanduiding S301 heeft gekregen, komt zo dicht bij het centrum dat zij als een natuurlijk laboratorium kan dienen om fundamentele natuurkundige wetten te onderzoeken.
In het hart van ons sterrenstelsel bevindt zich Sagittarius A (Sgr A), een object met een massa die ongeveer vier miljoen keer groter is dan die van onze zon. De aanwezigheid van dit zwarte gat is al langer bekend door de observatie van de zogenaamde 'S-sterren', een groep sterren die in razendsnelle banen rond het centrum cirkelen. Volgens universetoday.com is S301 de snelste en dichtstbijzijnde ster die binnen deze specifieke groep tot nu toe is waargenomen.
Extreme snelheid en baan
De ster S301 bereikt een snelheid van circa 25.000 kilometer per seconde. Door deze enorme snelheid is de ster in staat om in slechts 8,7 jaar een volledige omloop rond het zwarte gat te voltooien. Een van de meest opvallende kenmerken van deze baan is de minimale afstand tot het centrum. S301 nadert Sagittarius A* tot op een afstand van 12 astronomische eenheden (au), wat betekent dat de ster op zijn dichtste punt slechts twaalf keer de afstand tussen de aarde en de zon bevindt.
Felix Mang, een promovendus aan het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) en co-auteur van het onderzoek, wijst erop dat deze mate van nabijheid tot nu toe ongekend was voor de bekende S-sterren. Deze positie maakt de ster uiterst gevoelig voor de extreme zwaartekrachtskrachten in de directe omgeving van het zwarte gat.
Testen van de ruimtetijd
De ontdekking biedt wetenschappers een zeldzame mogelijkheid om de relativiteitstheorie te toetsen. Omdat S301 zo dicht bij het zwarte gat komt, wordt de baan van de ster beïnvloed door de rotatie, ook wel de 'spin' genoemd, van Sagittarius A*.
Dit leidt tot het zogenaamde effect. Bij dit fenomeen zorgt de rotatie van een massief object ervoor dat de omringende ruimtetijd als het ware wordt meegesleurd. Door de bewegingen van S301 nauwkeurig te analyseren, hopen astronomen de spin van het zwarte gat te kunnen meten, een parameter die voorheen zeer moeilijk vast te stellen was. Reinhard Genzel, directeur aan het MPE en Nobelprijswinnaar, stelt dat deze vondst een nieuw venster opent naar de eigenschappen van de ruimtetijd in extreme omgevingen.
Technologische doorbraak en publicatie
Voor de detectie en monitoring van de ster is gebruikgemaakt van het GRAVITY-instrument, dat onderdeel is van de Very Large Telescope (VLT). De verzamelde data tonen de elliptische baan van de ster en maken de schaal van de bewegingen inzichtelijk door deze te vergelijken met bekende banen in ons eigen zonnestelsel, zoals die van de planeet Neptunus.
Het onderzoek is geleid door K. Abd El Dayem van het Laboratory for Instrumentation and Research in Astrophysics aan de Observatoire de Paris. De resultaten zijn beschreven in een wetenschappelijk artikel met de titel "Discovery of a star sensitive to the spin of Sgr A". Dit werk zal worden gepubliceerd in het prestigieuze vakblad Nature, hoewel de bevindingen reeds beschikbaar zijn gesteld via het preprint-platform arxiv.org.