In het centrum van de Melkweg is een ster gevonden die sneller beweegt dan alle andere bekende sterren in ons sterrenstelsel. S301 bereikt tijdens haar nauwe passage langs het superzware zwarte gat Sagittarius A* ongeveer 25.000 kilometer per seconde: ruim acht procent van de lichtsnelheid.
Uitgelichte afbeelding: S301 in haar baan rond Sagittarius A*. Beeld: ESO/GRAVITY collaboration, CC BY 4.0.
Een extreme baan rond Sagittarius A*
Sagittarius A* heeft een massa van ongeveer vier miljoen zonnen. S301 draait er in slechts 8,7 jaar omheen. Bij haar kleinste afstand komt de ster tot ongeveer 1,78 miljard kilometer van het zwarte gat — circa twaalf keer de afstand tussen de aarde en de zon en ongeveer vergelijkbaar met de afstand van Saturnus tot de zon.
De ster werd gevolgd met GRAVITY en GRAVITY+, instrumenten van de Very Large Telescope Interferometer van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili. De astronomen zagen S301 voor het eerst in waarnemingen uit het voorjaar van 2023 en konden haar baan reconstrueren met gegevens die teruggaan tot 2017.
Waarom deze ster zo belangrijk is
Volgens de algemene relativiteitstheorie sleept een draaiend zwart gat de ruimtetijd in zijn omgeving een beetje mee. Dit heet het Lense-Thirring-effect of frame dragging. Omdat S301 zo dicht langs Sagittarius A* beweegt, kan haar baan daardoor heel licht verdraaien.
Die verdraaiing is nog niet gemeten. Dat onderscheid is belangrijk: de snelheid en baan van S301 zijn waargenomen, maar de draaisnelheid van het zwarte gat is nog onbekend. Na minstens twee volledige omlopen, gecombineerd met toekomstige metingen van GRAVITY+ en het MICADO-instrument op ESO’s Extremely Large Telescope, hopen astronomen dat effect wel te kunnen vaststellen.
Waarschijnlijk ooit een dubbelster
De onderzoekers denken dat S301 oorspronkelijk deel uitmaakte van een dubbelster. Toen het paar dicht bij Sagittarius A* kwam, kan de zwaartekracht het systeem uiteen hebben getrokken: S301 bleef in een nauwe baan achter, terwijl de begeleider mogelijk met hoge snelheid uit het galactische centrum werd weggeslingerd. Dat is een wetenschappelijke verklaring voor de huidige baan, geen rechtstreeks waargenomen gebeurtenis.
Wat volgt?
S301 passeert het zwarte gat naar verwachting opnieuw op haar kleinste afstand in 2031. De ster biedt daarmee een uitzonderlijke natuurlijke proefopstelling voor zwaartekracht onder extreme omstandigheden. Een succesvolle meting van de spin van Sagittarius A* zou helpen verklaren hoe het zwarte gat in de loop van de tijd massa heeft verzameld en gegroeid.