La stella più veloce della Via Lattea orbita così vicino al nostro buco nero supermassiccio che ne percepisce la rotazione
Gli astronomi hanno scoperto la stella più veloce conosciuta nella nostra galassia, la Via Lattea, che orbita attorno al buco nero al suo centro. La stella, chiamata S301, è stata rilevata con il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO) e raggiunge velocità di 25.000 km/s mentre orbita attorno al buco nero di quattro milioni di masse solari. Si avvicina al buco nero più di qualsiasi altra stella osservata in precedenza, tanto da risentirne gli effetti della rotazione. Decenni di attento monitoraggio delle stelle in orbita attorno al buco nero centrale della nostra galassia, Sagittarius A*, hanno portato a questa scoperta rivoluzionaria di una stella molto promettente. Grazie alla sua orbita così vicina a Sagittarius A*, S301 apre una nuova finestra sulle proprietà fondamentali dello spaziotempo in questo ambiente estremo di buco nero.
Un’orbita molto rapida
La particolarità di questa stella è che orbita attorno a Sagittarius A* su un’orbita molto stretta, impiegando solo 8,7 anni per completarla, e si sta avvicinando al buco nero a una distanza pari a appena 12 volte quella tra la Terra e il Sole. Una situazione che non ha precedenti conosciuti. Durante il suo passaggio più ravvicinato al buco nero, la stella viaggia a circa 25.000 chilometri al secondo, 100.000 volte più veloce di un aereo di linea, ovvero oltre l’8% della velocità della luce, diventando così la stella più veloce della Via Lattea.
S301 si avvicina anche a Sagittarius A* più di qualsiasi altra stella osservata finora, raggiungendo il buco nero a una distanza simile a quella tra Saturno e il Sole. E poiché S301 si avvicina così tanto a Sagittarius A*, è la prima stella conosciuta che potrebbe essere utilizzata per misurare direttamente la velocità di rotazione di un buco nero. Come la maggior parte degli oggetti nel nostro universo, gli astronomi prevedono che Sagittarius A* ruoti su sè stesso. 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 si avverte in modo più marcato per gli oggetti che orbitano attorno a buchi neri a rapida rotazione e a distanza ravvicinata.
“Con questa stella speriamo di misurare, nei prossimi 10 anni, la rotazione del buco nero“, afferma Mang. Il ricercatore dell’MPE Stefan Gillessen, che ha avuto un ruolo di primo piano nel nuovo studio, ha aggiunto: “Per la prima volta, saremmo in grado di misurare in modo molto diretto la rotazione di un buco nero massiccio, il che rappresenterebbe un test fondamentale della teoria di Einstein“. Juan Osorno, astronomo del LIRA Observatoire de Paris–PSL, in Francia, e altro importante ricercatore nello studio, aggiunge: “Senza questa stella, avremmo bisogno di misurare il moto di altre stelle per diversi decenni per avvicinarci anche solo lontanamente alla misurazione della rotazione del buco nero“.
Una ricerca complessa
Trovare S301, che appare due miliardi di volte più debole di Betelgeuse (la stella arancione nella costellazione di Orione) nel cielo, non è stata un’impresa facile. Il team ha utilizzato il VLTI, una struttura presso l’Osservatorio Paranal dell’ESO in Cile e il suo strumento GRAVITY, ora noto come GRAVITY+ dopo un aggiornamento dell’infrastruttura. Il superpotere 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.
Grazie a GRAVITY, e in seguito a GRAVITY+, il team è riuscito a osservare per la prima volta la nuova stella nella primavera del 2023 e da allora l’ha seguita per determinarne l’orbita. Sono anche riusciti a ricostruire la storia orbitale di S301 fino al 2017, scoprendo che il suo 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, poi disgregato dalle forze mareali di Sagittarius A*. In questo processo, S301 è rimasta intrappolata dalla gravità del buco nero, mentre la sua stella compagna è stata espulsa ad alta velocità, probabilmente sufficiente a farla uscire completamente dalla galassia.
Le future osservazioni
Le osservazioni di follow-up con GRAVITY+ e con lo strumento MICADO a bordo del futuro Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO saranno cruciali per tracciare la traiettoria di S301 nel prossimo decennio, in vista del suo prossimo passaggio ravvicinato nel 2031. Osservare almeno due orbite complete di S301 permetterà di definire la sua traiettoria con una precisione sufficiente a consentire al team di determinare direttamente, per la prima volta, lo spin di Sagittarius A*.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale sul sito dell’ESO
- Leggi il paper scientifico intitolato “Discovery of a star sensitive to the spin of Sagittarius A*” pubblicato su Nature
