stringtranslate.com

S2 (звезда)

S2 , также известная как S0–2 , является звездой в звездном скоплении близко к сверхмассивной черной дыре Стрелец A* (Sgr A*) , вращающейся вокруг нее с периодом 16,0518 лет, большой полуосью около 970  а.е. и перицентрическим расстоянием 17  световых часов (18  Tm или 120  а.е. ) — орбита с периодом всего на 30% больше, чем у Юпитера вокруг Солнца , но не приближающейся ближе, чем примерно в четыре раза к расстоянию Нептуна от Солнца . Европейская южная обсерватория (ESO) оценивает массу звезды, когда она впервые образовалась, примерно в 14  M ☉ . [5] Основываясь на ее спектральном типе (B0V ~ B3V), она, вероятно, имеет массу от 10 до 15  солнечных масс . [ требуется ссылка ]

Его изменяющееся видимое положение отслеживается с 1995 года двумя группами (в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и в Институте внеземной физики Макса Планка ) в рамках усилий по сбору доказательств существования сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь . Накапливающиеся доказательства указывают на то, что Sgr A* является местом расположения такой черной дыры. К 2008 году S2 наблюдалась в течение одной полной орбиты. [6] В 2020 году, на полпути к своей следующей орбите, сотрудничество GRAVITY опубликовало анализ, показывающий полное согласие с геодезическими линиями Шварцшильда . [7]

Группа астрономов, в основном из Института внеземной физики Макса Планка, использовала наблюдения за орбитальной динамикой S2 вокруг Sgr A*, чтобы измерить расстояние от Земли до Галактического центра . Они определили, что оно составляет 7,94 ± 0,42 килопарсека , что близко к предыдущим определениям другими методами. [3] [8]

S2 был точно отслежен во время его тесного сближения со Sgr A* в мае 2018 года , и результаты согласуются с предсказаниями общей теории относительности. [9]

Номенклатура

Обозначение S0–2 впервые было использовано в 1998 году. S0 обозначает звезду в пределах одной угловой секунды от Sgr A* , что указывает на галактический центр, а S0–2 была второй ближайшей звездой, наблюдаемой во время измерений. [10] Звезда была каталогизирована просто как S2 годом ранее, второй из одиннадцати инфракрасных источников вблизи галактического центра, пронумерованных примерно против часовой стрелки. [11] Это совпадение, что звезда имеет номер «2» в обоих списках; другие каталоги нумеруют ее по-разному. [10]

Орбита

Сильно эксцентричная орбита S2 даст астрономам возможность проверить различные эффекты, предсказанные общей теорией относительности , и даже эффекты дополнительных измерений. [12] Эти эффекты достигли максимума при самом близком сближении, которое произошло в середине 2018 года. [13] [14] Учитывая недавнюю оценку в 4,31 миллиона  M ☉ для массы черной дыры Sgr A* и близкое сближение S2, это делает S2 самой быстрой из известных баллистических орбит, достигая скорости, превышающей 5000 км/с (11 000 000 миль/ч, или 1 ⁄ 60 скорости света), и ускорения около 1,5 м/с 2 (почти одна шестая поверхностной гравитации Земли). [15]

Движение S2 также полезно для обнаружения присутствия других объектов вблизи Sgr A* . Считается, что существуют тысячи звезд, а также темных звездных остатков (звездные черные дыры, нейтронные звезды , белые карлики ), распределенных в объеме, через который движется S2. Эти объекты будут возмущать орбиту S2, заставляя ее постепенно отклоняться от кеплеровского эллипса , который характеризует движение вокруг единственной точечной массы . [16] До сих пор самым сильным ограничением, которое можно наложить на эти остатки, является то, что их общая масса составляет менее одного процента от массы сверхмассивной черной дыры. [17]

2018 перицентральный проход

В 2018 году S2 приблизился к Sgr A* на максимально близкое расстояние, достигнув скорости 7650 км/с или почти 3% от скорости света , при этом пролетев мимо черной дыры на расстоянии всего 120 а.е. или примерно в 1400 раз больше ее радиуса Шварцшильда . [18] [19] S2 достиг своего перицентра 19 мая 2018 года, в то время как его скорость на линии прямой видимости с Земли достигла пика в апреле, а затем достигла минимума в конце августа и начале сентября. [18]

Независимые анализы, проведенные коллаборацией GRAVITY [20] [18] [21] [22] (под руководством Райнхарда Генцеля ) и группой KECK/UCLA Galactic Center [23] [24] (под руководством Андреа Гез ), выявили комбинированное поперечное доплеровское и гравитационное красное смещение до 200 км/с/с, что согласуется с предсказаниями общей теории относительности .

Дополнительный анализ выявил прецессию Шварцшильда в 12 угловых минут (0,2 градуса) на орбите S2, вызванную близким прохождением, что полностью соответствует общей теории относительности. [25] [26] [27]

С0–102

В 2012 году было обнаружено, что звезда под названием S0–102 (или S55) вращается еще ближе к центральной сверхмассивной черной дыре Млечного Пути, чем S0–2. Имея одну шестнадцатую яркости S0–2, S0–102 изначально не была распознана, поскольку требовалось гораздо больше лет наблюдений, чтобы отличить ее от местного инфракрасного фона. S0–102 имеет орбитальный период 12,8 лет, что даже короче, чем у S0–2. Из всех звезд, вращающихся вокруг черной дыры, только эти две имеют полностью известные орбитальные параметры и траектории во всех трех измерениях пространства. [28] Открытие двух звезд, вращающихся вокруг центральной черной дыры так близко с полностью описанными орбитами, представляет чрезвычайный интерес для астрономов, поскольку эта пара позволит провести гораздо более точные измерения природы гравитации и общей теории относительности вокруг черной дыры, чем это было бы возможно при использовании только S0–2. [ требуется ссылка ]

С тех пор была обнаружена еще более близкая звезда S62 с орбитальным периодом 9,9 лет. [29]

Галерея изображений

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Schödel, R.; Merritt, D.; Eckart, A. (2009). «Ядерное звездное скопление Млечного Пути: собственные движения и масса». Astronomy & Astrophysics . 502 (1): 91–111. arXiv : 0902.3892 . Bibcode :2009A&A...502...91S. doi :10.1051/0004-6361/200810922. S2CID  219559.
  2. ^ Paumard, T.; Genzel, R.; Martins, F.; Nayakshin, S.; Beloborodov, AM; Levin, Y.; Trippe, S.; Eisenhauer, F.; Ott, T.; Gillessen, S.; Abuter, R.; Cuadra, J.; Alexander, T.; Sternberg, A. (2006). «Два молодых звездных диска в центральном парсеке галактики: свойства, динамика и формирование». The Astrophysical Journal . 643 (2): 1011–1035. arXiv : astro-ph/0601268 . Bibcode :2006ApJ...643.1011P. doi :10.1086/503273. S2CID  14440768.
  3. ^ abc Eisenhauer, F.; et al. (2003). "Геометрическое определение расстояния до центра Галактики". The Astrophysical Journal . 597 (2): L121–L124. arXiv : astro-ph/0306220 . Bibcode : 2003ApJ...597L.121E. doi : 10.1086/380188. S2CID  16425333.
  4. ^ Хис, А. (2017). «Проверка общей теории относительности с помощью звездных орбит вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики». Physical Review Letters . 118 (21): 211101. arXiv : 1705.07902 . Bibcode : 2017PhRvL.118u1101H. doi : 10.1103/PhysRevLett.118.211101. PMID  28598651. S2CID  206291276.
  5. ^ Хабиби, М.; и др. (2017). «Двенадцать лет спектроскопического мониторинга в галактическом центре: самый близкий взгляд на S-звезды вблизи черной дыры». The Astrophysical Journal . 847 (2): 120. arXiv : 1708.06353 . Bibcode :2017ApJ...847..120H. doi : 10.3847/1538-4357/aa876f . S2CID  119078556.
  6. ^ Короткий документальный фильм о Стрельце А* на YouTube
  7. ^ Абутер, Р.; Аморим, А.; Баубек, М.; Бергер, JP; Бонне, Х.; Бранднер, В.; Кардозо, В.; Клене, Ю.; Де Зеув, ПТ; Декстер, Дж.; Эккарт, А.; Эйзенхауэр, Ф.; Фёрстер Шрайбер, Нью-Мексико ; Гарсия, П.; Гао, Ф.; Гендрон, Э.; Гензель, Р.; Гиллессен, С.; Хабиби, М.; Обуа, X.; Хеннинг, Т.; Хипплер, С.; Хорробин, М.; Хименес-Росалес, А.; Йохум, Л.; Жоку, Л.; Кауфер, А.; Кервелла, П.; Лакур, С.; и др. (Сотрудничество GRAVITY) (16 апреля 2020 г.). «Обнаружение прецессии Шварцшильда на орбите звезды S2 вблизи массивной черной дыры Галактического центра». Астрономия и астрофизика . 636 (L5): L5. arXiv : 2004.07187 . Bibcode :2020A&A...636L...5G. doi :10.1051/0004-6361/202037813. S2CID  215768928.
  8. ^ "Galactic Center Research" (PDF) . Инфракрасная/субмиллиметровая астрономия. Институт внеземной физики им. Макса Планка. Архивировано из оригинала (PDF) 06.09.2006 . Получено 26.03.2013 .
  9. ^ До, Туан и др. (16 августа 2019 г.). «Релятивистское красное смещение звезды S0–2, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Галактики». Science . 365 (6454): 664–668. arXiv : 1907.10731 . Bibcode :2019Sci...365..664D. doi :10.1126/science.aav8137. PMID  31346138. S2CID  198901506.
  10. ^ ab Ghez, AM; Klein, BL; Morris, M.; Becklin, EE (1998). «Высокие собственные движущиеся звезды в окрестностях Стрельца A*: доказательства сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики». The Astrophysical Journal . 509 (2): 678–686. arXiv : astro-ph/9807210 . Bibcode :1998ApJ...509..678G. doi :10.1086/306528. S2CID  18243528.
  11. ^ Эккарт, А.; Гензель, Р. (1997). «Звездные собственные движения в центральном 0,1 пк Галактики». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 284 (3): 576–598. Bibcode : 1997MNRAS.284..576E. doi : 10.1093/mnras/284.3.576 .
  12. ^ "Черная дыра как глазок". ScienceNews .
  13. ^ Ghez, Andrea M. (спикер) (19 апреля 2016 г.). Семинар Black Holes @ 100: Galactic Center (видеолекция). Гарвардский университет: Black Hole Initiative. Замечания, начинающиеся в 31:55. Архивировано из оригинала 20.12.2021. ... в эти дни мы находимся в состоянии «2018 или провал», потому что в этот момент ваша орбитальная детерминация становится намного лучше
  14. ^ «Звезда собирается рухнуть головой вперед в гигантскую черную дыру. Астрономы готовы наблюдать». 7 марта 2018 г.
  15. ^ "Серфинг в черной дыре" (пресс-релиз). Европейская южная обсерватория .
  16. ^ Sabha, Nadeen; Eckart, Andreas; Merritt, David ; Zamaninasab, Mohammad; Witzel, Gunther; García-Marín, Macarena; Jalali, Behrang; Valencia-S., Monica; et al. (сентябрь 2012 г.). "Скопление S-звезд в центре Млечного Пути: о природе диффузного ближнего инфракрасного излучения во внутренней десятой части парсека". Astronomy and Astrophysics . 545 : A70. arXiv : 1203.2625 . Bibcode : 2012A&A...545A..70S. doi : 10.1051/0004-6361/201219203. S2CID  118358113.
  17. ^ Gillessen, S.; et al. (2009). «Мониторинг звездных орбит вокруг массивной черной дыры в галактическом центре». The Astrophysical Journal . 692 (2): 1075–1109. arXiv : 0810.4674 . Bibcode : 2009ApJ...692.1075G. doi : 10.1088/0004-637X/692/2/1075. S2CID  1431308.
  18. ^ abc Witze, Alexandra (2018-07-26). «Черная дыра Млечного Пути обеспечивает долгожданную проверку общей теории относительности Эйнштейна». Nature . 560 (7716): 17. Bibcode :2018Natur.560...17W. doi : 10.1038/d41586-018-05825-3 . PMID  30065325.
  19. ^ Девлин, Ханна (26 июля 2018 г.). «Замечена звезда, летящая рядом с черной дырой в центре Млечного Пути». The Guardian . Получено 18 января 2021 г.
  20. ^ Генцель, Рейнхард и др. (коллаборация GRAVITY) (26 июля 2018 г.). «Обнаружение гравитационного красного смещения на орбите звезды S2 вблизи массивной черной дыры в центре Галактики». Астрономия и астрофизика (письмо редактору). 615 : L15. arXiv : 1807.09409 . Bibcode : 2018A&A...615L..15G. doi : 10.1051/0004-6361/201833718 .
  21. ^ "Тесты общей теории относительности". Общество Макса Планка . Получено 2021-01-17 .
  22. ^ "Первая успешная проверка общей теории относительности Эйнштейна вблизи сверхмассивной черной дыры — кульминация 26 лет наблюдений ESO за сердцем Млечного Пути". www.eso.org . Получено 17.01.2021 .
  23. ^ До, Туан; Хис, Орельен; Гез, Андреа; Мартинес, Грегори Д.; Чу, Девин С.; Цзя, Сияо; Сакай, Шоко; Лу, Джессика Р.; Гаутам, Абхимат К.; О'Нил, Келли Космо; Беклин, Эрик Э. (16.08.2019). «Релятивистское красное смещение звезды S0-2, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Галактики». Science . 365 (6454): 664–668. arXiv : 1907.10731 . Bibcode :2019Sci...365..664D. doi :10.1126/science.aav8137. ISSN  0036-8075. PMID  31346138. S2CID  198901506.
  24. ^ Siegel, Ethan (2019-08-01). "Правила общей теории относительности: Эйнштейн победил в беспрецедентном тесте на гравитационное красное смещение". Medium . Получено 2021-01-17 .
  25. ^ Абутер, Р.; Аморим, А.; Баубёк, М.; Бергер, Дж. П.; Бонне, Х.; Бранднер, В.; Кардосо, В.; Клене, И.; Зеув, П. Т. де; Декстер, Дж.; Эккарт, А. (2020-04-01). "Обнаружение прецессии Шварцшильда на орбите звезды S2 вблизи массивной черной дыры в центре Галактики". Астрономия и астрофизика . 636 : L5. arXiv : 2004.07187 . Bibcode : 2020A&A...636L...5G. doi : 10.1051/0004-6361/202037813 . ISSN  0004-6361.
  26. ^ "Танец вокруг сердца нашего Млечного Пути". Общество Макса Планка . 16 апреля 2020 г. Получено 18 января 2021 г.
  27. ^ Sai Zhai (4 августа 2020 г.). «Первое обнаружение прецессии Шварцшильда на орбите звезды S2». Astrobites . Получено 18.01.2021 .
  28. ^ Мейер, Л.; Гез, АМ; Шёдель, Р.; Йелда, С.; Бёле, А.; Лу, Дж. Р.; До, Т.; Моррис, М. Р.; Беклин, Э. Э.; Мэтьюз, К. (2012). «Звезда с самым коротким известным периодом обращения, вращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры нашей галактики». Science . 338 (6103): 84–87. arXiv : 1210.1294 . Bibcode :2012Sci...338...84M. doi :10.1126/science.1225506. PMID  23042888. S2CID  6029405.
  29. ^ Пайскер Ф., Эккарт А., Парса М. (2020), «S62 на 9,9-летней орбите вокруг SgrA *», The Astrophysical Journal , 889 (1), Американское астрономическое общество: 61, arXiv : 2002.02341 , Бибкод : 2020ApJ...889...61P, doi : 10.3847/1538-4357/ab5afd , S2CID  211043784
  30. ^ "Первая успешная проверка общей теории относительности Эйнштейна вблизи сверхмассивной черной дыры – кульминация 26 лет наблюдений ESO за сердцем Млечного Пути" (пресс-релиз). Европейская южная обсерватория . Получено 26 июля 2018 г.
  31. ^ Эйзенхауэр, Ф.; Гензель, Р.; Александр, Т.; Абутер, Р.; Помар, Т.; Отт, Т.; Гилберт, А.; Гиллессен, С.; Хорробин, М.; Триппе, С.; Бонне, Х.; Дюма, К.; Хубин, Н.; Кауфер, А.; Кисслер-Патиг, М.; Монне, Г.; Стробеле, С.; Шейферт, Т.; Эккарт, А.; Шодель, Р.; Цукер, С. (2005). "SINFONI в галактическом центре: молодые звезды и инфракрасные вспышки в центральном световом месяце". The Astrophysical Journal . 628 (1): 246–259. arXiv : astro-ph/0502129 . Бибкод : 2005ApJ...628..246E. дои : 10.1086/430667. S2CID  122485461.

Внешние ссылки