เราพบดาวฤกษ์ที่รู้จักเร็วที่สุดในทางช้างเผือก ในสภาพแวดล้อมสุดขั้วใจกลางกาแลคซีของเรา ดาวดวงใหม่ที่เพิ่งค้นพบชื่อ S4714 โคจรรอบมวลมหาศาลหลุมดำราศีธนู ก.*.
ในการเดินทางในวงโคจร S4714 มีความเร็วประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ซึ่งถือเป็นความเร็วที่แทบจะอ้าปากค้างอยู่ที่ 24,000 กิโลเมตรต่อวินาที (15,000 ไมล์ต่อวินาที) แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดด้วยซ้ำ
S4714 เป็นเพียงหนึ่งในกลุ่มดาวฤกษ์ที่ถูกค้นพบโดยโคจรผ่าน Sgr A* ในวงโคจรที่ใกล้กว่าดาวดวงอื่นๆ ที่ค้นพบก่อนหน้านี้
การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ชี้ให้เห็นว่ายังมีดาวฤกษ์จำนวนมากบนวงโคจรบ้าระห่ำรอบหลุมดำมวลมหาศาลในกาแลคซีของเราเท่านั้น แต่ยังทำให้เรามีตัวเลือกดาวฤกษ์ประเภทแรกที่ได้รับการเสนอชื่อครั้งแรกเมื่อเกือบ 20 ปีที่แล้ว ซึ่งเป็นดาวที่อยู่ใกล้หลุมดำมาก พวกเขาถูก 'บีบ' ด้วยพลังน้ำขึ้นน้ำลงของมัน พวกเขายังเป็นที่รู้จักกันในนาม 'squeezars'
บริเวณใจกลางทางช้างเผือกอาจจะเงียบสงบเมื่อเทียบกับใจกลางกาแลคซีที่มีกัมมันตภาพรังสีมากกว่า แต่แม้แต่สภาพแวดล้อมรอบๆ หลุมดำมวลมหาศาลที่นิ่งเงียบก็ยังค่อนข้างดุร้าย
นักดาราศาสตร์ที่ศึกษาบริเวณนี้ได้ระบุดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งบนวงโคจรรูปไข่ที่ยาวเป็นวงรอบ Sgr A* ลองนึกถึงรูปวงรีที่มีหลุมดำอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เรียกว่าเอสสตาร์และเราสามารถใช้พวกมันเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของวัตถุล่องหนขนาดยักษ์ที่มันโคจรอยู่ได้
หลายปีที่ผ่านมา ดาวฤกษ์ชื่อ S2 ถือเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้หลุมดำมากที่สุด เมื่อเข้าใกล้หรือเข้าใกล้ที่สุด วงโคจร 16 ปีของมันพามันเข้าไปภายในรัศมี 18 พันล้านกิโลเมตรจาก Sgr A* แรงโน้มถ่วงเตะจากการเข้าใกล้นี้ทำให้ดาวฤกษ์เร่งความเร็วเป็น 3 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ต้องใช้ความอุตสาหะในการสังเกตและกำหนดลักษณะวงโคจรนี้
แต่เมื่อปีที่แล้ว ทีมที่นำโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Florian Peissker จากมหาวิทยาลัยโคโลญจน์ในเยอรมนี พบว่าดาวฤกษ์ S62 สว่างกว่ามากแต่ยังอยู่ใกล้กว่ามากอีกด้วย
บนวงโคจร 9.9 ปี มันจะเคลื่อนเข้าใกล้ Sgr A* ที่ระยะทาง 2.4 พันล้านกิโลเมตร ซึ่งใกล้กว่าระยะห่างเฉลี่ยระหว่างกันดาวยูเรนัสและดวงอาทิตย์ เมื่อมันหมุนวนไปรอบ ๆ มันจะถึงความเร็ว 20,000 กิโลเมตรต่อวินาที (12,400 mps) หรือ 6.7 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง
แต่ Peissker และทีมของเขายังไม่เสร็จสิ้น หลังจากทำงานมาหลายปี ตอนนี้พวกเขาได้ค้นพบดาว S ใหม่ 5 ดวงที่อยู่ใกล้กว่า S2 - S4711, S4712, S4713, S4714 และ S4715
“ฉันมีความสุขที่ได้มีโอกาสร่วมงานและสังเกตการณ์ (ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก) ใจกลางกาแลคซีในช่วง 7 ปีที่ผ่านมา” Peissker บอกกับ ScienceAlert
“ตั้งแต่นั้นมาฉันก็ทำงานเกี่ยวกับซิมโฟนีข้อมูล (ใกล้อินฟราเรด) คุณต้องมีทักษะในการลดข้อมูล สายตาที่ดี โชคลาภ และเวลา และแน่นอนว่ามีความรู้ที่ดีเกี่ยวกับตัวกรองความถี่ต่ำและสูงผ่าน"
ในบรรดาดาวดวงใหม่ S4711 และ S4714 มีความโดดเด่นอย่างมาก
S4711 สีน้ำเงินดาวประเภท Bมีอายุประมาณ 150 ล้านปี มีคาบการโคจรสั้นกว่า S62 มันจะโคจรรอบ Sgr A* ทุกๆ 7.6 ปี ด้วยระยะทางรอบวง 21.5 พันล้านกิโลเมตร
แม้ว่ามันจะไม่ได้เคลื่อนเข้าใกล้มากนัก แต่คาบการโคจรที่สั้นกว่าหมายความว่าหลุมดำมีระยะห่างเฉลี่ยสั้นที่สุดตลอดวงโคจรทั้งหมดที่เราค้นพบ
ในขณะเดียวกัน S4714 มีคาบการโคจรนานกว่า S4711 คือ 12 ปี แต่วงโคจรของมันผิดปกติอย่างมาก ซึ่งหมายความว่ารูปร่างวงรีจะยาวขึ้น จริงๆ แล้วยาวประมาณเท่าที่วงโคจรเสถียรจะสามารถทำได้ ความเยื้องศูนย์ของวงโคจรอธิบายไว้ในค่าตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดย 0 คือวงกลมสมบูรณ์ และ 1 คือวงโคจรหนี S4714 มีความเยื้องศูนย์ของวงโคจรที่ 0.985
ที่จุดปริมณฑล มันจะเคลื่อนเข้ามาใกล้กว่า S62 โดยเข้ามาอยู่ในรัศมีประมาณ 1.9 พันล้านกิโลเมตรจาก Sgr A* ในระหว่างการเข้าใกล้นี้ ดาวฤกษ์จะเร่งความเร็วได้ถึง 24,000 กิโลเมตรต่อวินาที และช้าลงเมื่อเหวี่ยงกลับออกไปไกลถึง 250 พันล้านกิโลเมตรจากหลุมดำ
Peissker กล่าวว่าดาวฤกษ์สุดโต่งเหล่านี้คือดาวดวงแรกที่เข้าข่ายเป็นดาวฤกษ์ดวงแรกที่เสนอทฤษฎีขึ้นมาย้อนกลับไปในปี 2546-
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ทัล อเล็กซานเดอร์ และ มาร์ก มอร์ริส เสนอให้มีดาวฤกษ์ประเภทหนึ่งบนวงโคจรที่มีความผิดปกติสูงรอบๆ มวลมากหลุมดำ- ในแต่ละรอบ แรงไทดัลจะเปลี่ยนพลังงานส่วนหนึ่งในวงโคจรใกล้ของดาวให้เป็นความร้อน ประการแรกสิ่งนี้ทำให้ดาวฤกษ์ส่องแสงเจิดจ้ามากกว่าปกติ และประการที่สอง มีส่วนทำให้วงโคจรของดาวสลายตัว กล่าวอีกนัยหนึ่ง สควีซาร์คือดาวที่ตายแล้วที่กำลังโคจรอยู่
“อย่างน้อย S4711 และ S4714 ก็เป็นตัวเลือกแบบบีบ” Peissker กล่าว "ฉันขอบอกว่า ฉันแน่ใจเกี่ยวกับ S4711 เนื่องจากองค์ประกอบของวงโคจรสอดคล้องกับการคาดการณ์ของทัล อเล็กซานเดอร์ในปี พ.ศ. 2546 ในแง่นี้ S4711 จึงเป็นสควีซาร์ดวงแรกที่เคยตรวจพบ"
หากได้รับการยืนยัน ดาวเหล่านี้สามารถช่วยให้เราเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับดาวฤกษ์ที่พวกมัน (ในที่สุด) กลืนกิน แต่พวกเขาก็เสนอโอกาสอื่นด้วย
ตัวอย่างเช่น S2 เพิ่งถูกนำมาใช้ในการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป- ทั้งทางแสงของดาวฤกษ์จะทอดยาวเมื่อเข้าใกล้หลุมดำและวิถีทางของมันวงโคจรเลื่อนไปรอบๆ เหมือนสไปโรกราฟยืนยันทฤษฎีของไอน์สไตน์ในการทดสอบที่หนักหน่วงที่สุดบางส่วน
“จริงๆ แล้ว เราเข้าใกล้ Sgr A* เพียงหนึ่งขนาดและเร็วกว่า S2 เกือบสี่เท่าในระหว่างที่ผ่านจุดศูนย์กลางของมัน” Peissker อธิบาย ด้วยเหตุนี้ เราจึงพบปฏิสัมพันธ์เชิงสัมพัทธภาพที่รุนแรงยิ่งขึ้นกับดาวฤกษ์ S62, S4711 และ S4714 เช่นเดียวกับ S2"
การทดสอบเหล่านี้ยังไม่ได้ดำเนินการ และ SINFONI ก็ถูกปลดประจำการแล้ว ดังนั้นการได้รับข้อสังเกตอาจต้องใช้เวลาสักครู่ แต่แน่นอนว่ามันอยู่ในเรดาร์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์
การค้นหาดาวฤกษ์ที่ใกล้ชิดเหล่านี้ก็เช่นกัน อาจเป็นไปได้ว่าความเร็วและวงโคจรสุดขั้วอาจซ่อนตัวอยู่ในบริเวณรอบๆ Sgr A* และด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังมากขึ้นที่จะเปิดตัวในปีต่อๆ ไป รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่สุดขีด เราก็ควรจะสามารถค้นพบพวกมันได้
มันเป็นเพียงเรื่องของเวลา
“ฉันทำงานอย่างต่อเนื่องในใจกลางกาแลคซี และฉันค่อนข้างมั่นใจว่านี่ไม่ใช่งานตีพิมพ์ครั้งสุดท้ายของเรา” เพสเกอร์กล่าวด้วยอิโมจิหน้าขยิบตา “สภาพแวดล้อมที่มีพลวัตสูงมีไว้สำหรับนักวิทยาศาสตร์เหมือนกับร้านขายขนมสำหรับเด็ก”
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
