È la stella più veloce a oggi mai osservata nella nostra galassia, la Via Lattea. Orbita intorno al buco nero centrale, si chiama S301 ed è stata scoperta con il Vlti (Very Large Telescope Interferometer) dell’Eso (Osservatorio europeo australe).
«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», dice 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 una 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 25mila km/s, ovvero centomila volte più veloce di un aereo di linea, o anche oltre l’otto per cento 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 dieci anni, la rotazione del buco nero», auspica Mang.
«Per la prima volta», aggiunge Stefan Gillessen, ricercatore all’Mpe e figura di spicco del nuovo studio, «saremmo in grado di misurare direttamente la rotazione di un buco nero massiccio, il che rappresenterebbe un test fondamentale per la teoria di Einstein».
«Senza questa stella», sottolinea Juan Osorno, astronomo al Lira Observatoire de Paris–Psl, in Francia, anch’egli con un ruolo chiave nello studio, «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 otto metri per creare un telescopio “virtuale” con una risoluzione spaziale 15 volte superiore a quella di un singolo telescopio da otto 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 otto metri che possano agire insieme come un interferometro», ricorda il coautore Frank Eisenhauer, principal investigator di Gravity+ e direttore all’Mpe.
Con Gravity, e successivamente con Gravity+, l’équipe 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.
Fonte: comunicato stampa Eso
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Discovery of a star sensitive to the spin of Sagittarius A*”, di K. Abd El Dayem, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro-Seoane, A. Berdeu, J.-P. Berger, G. Bourdarot, W. Brandner, A. Burkert, D. Caldéron, C. Correia, J. Cuadra, R. Davies, D. Defrère, L. Delit, A. Drescher, F. Eisenhauer, L. Esteras Otal, M. Fabricius, H. Feuchtgruber, N. M. Förster, Schreiber A. Foschi, P. Garcia, R. Garcia Lopez, A. Generozov, R. Genzel, S. Gillessen, F. Gonté, X. Haubois, S. F. Hönig, M. Houllé, S. Joharle, A. Kaufer, J. Kammerer, P. Kervella, J. Kolb, L. Kreidberg, L. Labadie, S. Lacour, O. Lai, R. Laugier, J.-B. Le Bouquin, J. Leftley, B. Lopez, D. Lutz, F. Mang, A. Mérand, F. Millour, M. Montargès, N. Morujão, H. Nowacki, M. Nowak, S. Oberti, J. Osorno, T. Ott, T. Paumard, C. Paladini, H. B. Perets, K. Perraut, G. Perrin, R. Petrov, P. O. Petrucci, T. Piran, N. Pourré, S. Rabien, D. C. Ribeiro, S. Robbe-Dubois, M. Sadun, Bordoni, J. Sanchez-Bermudez, D. Santos, R. Sari, J. Sauter, S. Scheithauer, J. Scigliuto, J. Shangguan, T. T. Shimizu, F. Soulez, J. Stadler, C. Straubmeier, E. Sturm, M. Subroweit, C. Sykes, L. J. Tacconi, P. Thévenet, I. Urso, F. Vincent, J. Woillez, G. Zins e Gravity+ Collaboration
Guarda il video (in inglese) sul canale YouTube dell’Eso: