S301
S301 è una stella appartenente alla popolazione delle stelle S situate nelle immediate vicinanze di Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio posto al centro della Via Lattea. La stella è stata individuata attraverso osservazioni della regione centrale della Galassia effettuate con il Very Larger Telescope Interferometer (VLTI) dell'Osservatorio europeo australe (ESO), utilizzando lo strumento GRAVITY.
S301 percorre un'orbita fortemente eccentrica attorno a Sagittarius A* e completa una rivoluzione in circa 8,7 anni. Durante il passaggio più vicino al buco nero raggiunge una velocità di circa 25000 km/s, superiore all'8% della velocità della luce. La distanza minima dalla sorgente centrale è di circa 12 UA, rendendola la stella conosciuta che si avvicina maggiormente a Sagittarius A* tra quelle osservate fino al 2026.
La particolare orbita di S301 potrebbe consentire di osservare gli effetti prodotti dalla relatività generale in prossimità di un buco nero rotante. In particolare, le osservazioni future potrebbero permettere di misurare gli effetti del trascinamento dei sistemi di riferimento e ottenere informazioni sulla rotazione di Sagittarius A*.
Osservazione
[modifica | modifica wikitesto]S301 si trova nella regione centrale della Via Lattea, dove la presenza di grandi quantità di polvere interstellare rende difficili le osservazioni effettuate nella luce visibile. Per questo motivo le stelle situate nelle immediate vicinanze di Sagittarius A* vengono principalmente studiate attraverso osservazioni nell'infrarosso.
Le osservazioni utilizzate per ricostruire l'orbita di S301 sono state effettuate con il Very Larger Telescope Interferometer, un sistema di interferometria astronomica dell'ESO situato presso l'Osservatorio del Paranal, in Cile. Un ruolo centrale è stato svolto dallo strumento GRAVITY, progettato per effettuare misurazioni astrometriche ad alta precisione nella regione circostante Sagittarius A*.
Le osservazioni della regione centrale della Via Lattea sono state effettuate nell'arco di diversi anni. L'insieme dei dati ha permesso di ricostruire il movimento apparente della stella e di determinare la sua orbita attorno al buco nero.
Caratteristiche orbitali
[modifica | modifica wikitesto]S301 segue un'orbita fortemente eccentrica attorno a Sagittarius A*. Il periodo orbitale è di circa 8,7 anni, molto inferiore rispetto a quello della maggior parte delle stelle osservate a distanze maggiori dal buco nero.
Il punto dell'orbita in cui S301 raggiunge la distanza minima da Sagittarius A* è detto pericentro. Durante il passaggio al pericentro la stella si trova a circa 12 au dal buco nero, una distanza dello stesso ordine di grandezza di quella tra il Sole e Saturno.
A causa della forte eccentricità dell'orbita, la velocità della stella varia notevolmente durante la rivoluzione. S301 raggiunge la velocità massima durante il passaggio ravvicinato al buco nero.
La sua velocità al pericentro raggiunge circa 25000 km/s, pari a più di 8% della velocità della luce nel vuoto. A questa velocità la stella percorre una distanza pari a quella tra la Terra e il Sole in poco più di un'ora.
Relazione con Sagittarius A*
[modifica | modifica wikitesto]Sagittarius A* è un buco nero supermassiccio con una massa di circa 4,3 milioni di masse solari. Si trova al centro della Via Lattea, a una distanza di circa 8,3 parsec dalla Terra.
Le stelle che orbitano nelle sue vicinanze sono generalmente indicate come stelle S. Le loro orbite costituiscono uno degli strumenti principali utilizzati dagli astronomi per studiare il campo gravitazionale del centro galattico.
L'osservazione delle stelle S ha permesso di determinare con grande precisione la massa di Sagittarius A* e di verificare diversi effetti previsti dalla relatività generale.
S301 è particolarmente interessante perché la sua orbita porta la stella più vicino al buco nero rispetto alle altre stelle osservate finora nella stessa regione.
Relatività generale
[modifica | modifica wikitesto]La vicinanza di S301 a Sagittarius A* rende possibile lo studio degli effetti della relatività generale in un ambiente caratterizzato da un campo gravitazionale estremamente intenso.
Secondo la teoria della relatività generale, la presenza di una grande quantità di massa ed energia modifica la geometria dello spaziotempo. Un corpo in orbita attorno a un oggetto estremamente massiccio segue quindi una traiettoria che può differire dalle previsioni della meccanica classica.
Gli effetti relativistici diventano particolarmente importanti quando un oggetto si avvicina a un buco nero. Nel caso delle stelle S, questi effetti possono essere studiati osservando con grande precisione la posizione della stella nel corso della sua orbita.
L'orbita di S301 presenta condizioni favorevoli per questo tipo di misurazioni grazie alla sua ridotta distanza dal buco nero e alla sua elevata velocità.
Rotazione di Sagittarius A*
[modifica | modifica wikitesto]Una delle principali ragioni dell'interesse scientifico per S301 è la possibilità di utilizzare la sua orbita per studiare la rotazione di Sagittarius A*.
Un buco nero rotante è descritto dalla metrica di Kerr. La rotazione del buco nero produce un effetto noto come trascinamento dei sistemi di riferimento, secondo il quale lo spaziotempo circostante viene trascinato dalla rotazione dell'oggetto.
L'effetto sulla traiettoria di una stella è estremamente piccolo, ma aumenta all'aumentare della vicinanza al buco nero. Per questo motivo S301 rappresenta un particolare interesse per la ricerca.
Gli astronomi intendono confrontare l'orbita osservata con le orbite previste dai modelli che considerano un buco nero non rotante e un buco nero rotante. La differenza tra le due previsioni potrebbe diventare misurabile con osservazioni sufficientemente precise.
Secondo le previsioni dello studio, nei prossimi anni le osservazioni di S301 potrebbero fornire informazioni sul momento angolare di Sagittarius A* e quindi sulla sua rotazione.
Precessione orbitale
[modifica | modifica wikitesto]L'orbita di una stella attorno a un oggetto massiccio non rimane necessariamente orientata nello stesso modo nello spazio. Gli effetti gravitazionali e relativistici possono causare una variazione progressiva dell'orientamento dell'orbita, chiamata precessione orbitale.
Nel caso di S301 sono particolarmente importanti sia la precessione del pericentro prevista dalla relatività generale sia il possibile effetto di Lense-Thirring associato alla rotazione del buco nero.
La misurazione di questi effetti richiede osservazioni astrometriche estremamente precise effettuate per un periodo sufficientemente lungo.
Origine
[modifica | modifica wikitesto]L'origine di S301 non è stata determinata con certezza.
Una delle possibilità considerate dagli astronomi è che la stella fosse originariamente parte di un sistema stellare binario. Durante un incontro ravvicinato con Sagittarius A*, l'interazione gravitazionale tra il sistema binario e il buco nero potrebbe aver provocato la separazione delle due stelle.
Questo processo è noto come meccanismo di Hills. In tale scenario una delle componenti della stella binaria può essere espulsa su una traiettoria molto ampia o addirittura non legata gravitazionalmente alla Galassia, mentre l'altra può essere catturata dal buco nero su un'orbita molto eccentrica.
L'ipotesi costituisce tuttavia una possibile interpretazione dell'origine di S301 e non una ricostruzione osservata direttamente.
Osservazioni future
[modifica | modifica wikitesto]Il monitoraggio di S301 continuerà negli anni successivi alla sua identificazione. Le osservazioni future saranno particolarmente importanti per seguire con maggiore precisione la traiettoria della stella e verificare le previsioni relativistiche.
Un passaggio particolarmente importante è previsto nel 2031, quando S301 raggiungerà nuovamente la regione del pericentro.
Le osservazioni effettuate con il VLTI e con strumenti di nuova generazione, tra cui GRAVITY+ e l'Extremely Large Telescope (ELT), potrebbero migliorare ulteriormente la precisione delle misure.
Il confronto tra le posizioni osservate della stella e quelle previste dai modelli relativistici potrebbe consentire di determinare eventuali effetti prodotti dalla rotazione di Sagittarius A*.
Importanza scientifica
[modifica | modifica wikitesto]S301 costituisce un importante oggetto di studio per l'astrofisica relativistica e per lo studio dei buchi neri supermassicci.
La combinazione tra il breve periodo orbitale, l'elevata eccentricità, la grande velocità e la ridotta distanza da Sagittarius A* permette di studiare il moto di una stella in una delle regioni con il campo gravitazionale più intenso osservabili direttamente dalla Terra.
Le osservazioni di S301 potrebbero contribuire a migliorare la conoscenza della struttura dello spaziotempo nelle vicinanze di un buco nero e, in particolare, fornire una possibile misurazione dinamica della rotazione di Sagittarius A*.
Parametri orbitali
[modifica | modifica wikitesto]| Parametro | Valore |
|---|---|
| Oggetto centrale | Sagittarius A* |
| Periodo orbitale | ≈ 8,7 anni |
| Distanza minima | ≈ 12 UA |
| Velocità massima | ≈ 25000 km/s |
| Frazione della velocità della luce | > 8% |
| Strumento utilizzato | GRAVITY |
| Osservatorio | VLTI |
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- K. Abd El Dayem et al., Discovery of a star sensitive to the spin of Sagittarius A*, Nature, 2026.
- European Southern Observatory, Milky Way's fastest star orbits our supermassive black hole so closely it feels its spin, 19 agosto 2026.
- GRAVITY Collaboration, S301 and friends: Measuring the spin of Sgr A*, 2026.
