S301 er Melkeveyens raskeste stjerne og kan endelig måle Sagittarius A*s rotasjon

Noe går i bane rundt Melkeveiens sentrale sorte hull så raskt og så nært at fysikken til roterende objekter – ikke bare massive – endelig blir testbar. S301, identifisert av et team ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics ved bruk av European Southern Observatorys VLTI, passerer innenfor 1,78 milliarder kilometer fra Sagittarius A* – en avstand som kan sammenlignes med gapet mellom Solen og Saturn. Den gjør det med omtrent 25 000 km/s, eller 8 % av lyshastigheten. Ingen annen stjerne som er sporet i denne regionen av galaksen har beveget seg så raskt eller kommet så nært.

Det som skiller S301 fra de andre hurtiggående stjernene nær det galaktiske sentrum er ikke hastigheten alene – det er konsekvensen. Ved den nærheten forutsier Einsteins generelle relativitetsteori at det roterende sorte hullet drar med seg den omkringliggende romtiden, en effekt kalt rammesleip eller Lense-Thirring-effekten. Fordi S301 passerer så dypt inn i dette området, skal banen bære målbare avtrykk av hvor raskt Sagittarius A* roterer. Det har aldri vært oppnåelig med noen kjent stjerne.

«Med denne stjernen håper vi å måle, innen de neste 10 årene, spinnet til det sorte hullet,» sa Felix Mang, hovedforfatter av studien og forsker ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Ingen direkte måling av Sagittarius A*s rotasjon eksisterer for øyeblikket. S301 kan gi en slik måling.

Anbefalt lesingJorden ble avkjølt i 60 millioner år og ingen visste hvor CO₂en gikk — nå vet vi det

En annen klasse av S-stjerner

Sagittarius A* er omgitt av en klynge hurtiggående stjerner kalt S-stjerner, katalogisert over tre tiår og brukt til å kartlegge det sorte hullets gravitasjonelle påvirkning. Den mest kjente, S2, ga det første direkte beviset for at Sagittarius A* har en masse på fire millioner solmasser – arbeid som ga Reinhard Genzel og Andrea Ghez Nobelprisen i fysikk i 2020. S2 når omtrent 7 650 km/s ved nærmeste tilnærming, omtrent 2,5 % av lyshastigheten, på en 16-års bane.

S301 fullfører en hel bane på 8,7 år – mindre enn halvparten av tiden – og beveger seg ved nærmeste tilnærming tre ganger raskere enn S2 ved sin periaps. Mer til poenget: den passerer omtrent 12 astronomiske enheter fra Sagittarius A*, omtrent åtte ganger nærmere enn noen tidligere kjent S-stjerne. Ved den avstanden eksisterer ikke bare generelle relativistiske effekter; de akkumuleres i banen i en hastighet som instrumentene ved Paranal kan spore år for år.

Oppdagelsen ble gjort ved hjelp av GRAVITY+, en neste generasjons oppgradering av den originale GRAVITY-interferometeren ved ESOs Paranal-observatorium i Chile. GRAVITY+ kombinerer lys fra fire 8,2 meter teleskoper for å oppnå den vinkeloppløsningen som trengs for å skille individuelle stjerner innenfor den tette, støvskjulte stjerneklyngen rundt det galaktiske sentrum. Ved å spore S301s posisjon over flere observasjonsepoker rekonstruerte teamet hele banen med tilstrekkelig presisjon til å fastslå periapsavstanden og topphastigheten.

Hvorfor spinnet betyr noe

Massen til Sagittarius A* har vært kjent i årevis. Men masse er bare en av de to fundamentale egenskapene et sort hull kan ha, sammen med elektrisk ladning – som astrofysiske sorte hull forventes å kvitte seg med raskt i virkelige miljøer. Den gjenværende egenskapen er spinn. Ifølge Kerr-løsningen av Einsteins feltligninger bærer et roterende sort hull vinkelmoment, og den rotasjonen former geometrien til romtiden rundt seg på måter som går utover det massen alene produserer.

Hvor raskt Sagittarius A* roterer, og i hvilken retning, styrer strukturen til dets hendelseshorisont og banene til alt i nærheten. Nåværende estimater fra indirekte metoder – modellering av akkresjonsskiveemisjonen observert i Event Horizon Telescope-bildet fra 2022 – antyder at den sannsynligvis roterer med moderat hastighet, men usikkerhetene er fortsatt store nok til å dekke mye av det tillatte området. En måling fra S301s orbitale presesjon ville være den første direkte bestemmelsen.

Lense-Thirring-effekten får planet til en stjernes bane rundt et roterende legeme til å presesere – å rotere sakte – med en hastighet som skalerer med det sorte hullets spinnparameter. For S301 beregner teamet at denne presesjonen vil akkumuleres til et påvisbart nivå over de kommende årene med observasjoner med GRAVITY+.

Hva dataene ikke har avgjort ennå

Flere viktige begrensninger gjelder. S301s bane – dens hastighet, periode og periapsavstand – er nå godt etablert. Rammesleip-presesjonen er ennå ikke oppdaget; det er en fremtidig måling som krever å observere stjernen over flere passeringer rundt Sagittarius A*.

Det galaktiske sentrum er også miljømessig støyende etter astrofysiske standarder. Fordelingen av stjerner, gass og mørk materie i regionen genererer newtonske gravitasjonsforstyrrelser som kan forskyve en bane på måter som etterligner relativistisk presesjon. Å trekke ut Lense-Thirring-signalet krever modellering og subtraksjon av disse bidragene, noe som legger til kompleksitet og usikkerhet til den endelige målingen.

Til slutt er oppdagelsen av S301 i seg selv en oppfordring til å lete mer grundig. Den indre stjerneklyngen rundt Sagittarius A* er kraftig skjult av støv, og GRAVITY+ kan bare sondere så langt. Muligheten gjenstår at ytterligere stjerner går i bane enda nærmere, med orbitale signaturer som inneholder sterkere eller annerledes relativistiske avtrykk.

Vanlige spørsmål om S301 og Sagittarius A*

Hvordan fant forskere en stjerne så nær det galaktiske sentrum? Very Large Telescope Interferometerets GRAVITY+-instrument kombinerer lys fra fire 8-meter teleskoper for å oppnå den oppløsningen som trengs for å skille individuelle stjerner i den tette klyngen rundt Sagittarius A*. Ved å spore små posisjonsendringer over flere år rekonstruerte teamet S301s fulle bane.

Hva er rammesleip, og hvorfor betyr det noe? En roterende masse drar med seg romtidsstoffet rundt seg – jo raskere spinn, jo sterkere drag. Nær et roterende sort hull endrer dette banene til nærliggende objekter på en måte som avhenger av både størrelsen og retningen på rotasjonen. Å måle det fra en stjernes bane gir en direkte avlesning av det sorte hullets vinkelmoment – noe ingen annen nåværende metode har oppnådd for Sagittarius A*.

Hvordan sammenligner S301 seg med andre S-stjerner nær Sgr A*? S2, den mest studerte S-stjernen, når en nærmeste tilnærming på omtrent 100 astronomiske enheter på en 16-års syklus. S301 nærmer seg åtte ganger nærmere, på 8,7 år, med tre ganger periapshastigheten. Den kombinasjonen av nærhet og kort periode gjør den unikt følsom for rammesleip.

Vil dette endre det vi vet om Melkeveiens sorte hull? Spinnet til Sagittarius A* er for tiden ubegrenset av direkte måling. Å bestemme det vil fullføre den grunnleggende fysiske beskrivelsen av vår galakses sentrale sorte hull og åpne for tester av generell relativitet i et sterkt felt, roterende miljø som stjernebaner ikke tidligere har nådd.

Observasjoner med GRAVITY+ vil fortsette over flere S301 orbitalperioder. Teamet forventer at rammesleip-presesjonen vil nå påvisbare nivåer innen omtrent et tiår – en tidslinje kort nok til at de samme instrumentene og teamet som fant S301 sannsynligvis vil gjøre spinnmålingen selv.

Reference: Mang et al., «S301: a new S star orbiting close to Sagittarius A*,» Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10894-w

Tagger: black holes, Sagittarius A*, ESO, frame-dragging, S301

Mer som dette

Webb målte et svart hull på 13 milliarder år — det ble dannet før sin egen galakse

For første gang er skiven der planeter blir til sett rotere, og deler av den følger ikke reglene

Oksygen kartlagt i 4 546 punkter i NGC 1365 rekonstruerer 12 milliarder år med galaktisk evolusjon

JWST fant den tredje planeten rundt Beta Pictoris gjennom atmosfærespekteret

Under narkose fortsatte hjernen å avkode tale og forutsi neste ord

Inouye-teleskopet filmet plasmavirvler på solen som kan løse et 50-årig mysterium