S301 är Vintergatans snabbaste stjärna och kan äntligen mäta Sagittarius A*s rotation

Något kretsar kring Vintergatans centrala svarta hål så snabbt och så nära att fysiken för roterande objekt – inte bara massiva sådana – äntligen blir testbar. S301, identifierad av ett team vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics med hjälp av Europeiska sydobservatoriets VLTI, passerar på 1,78 miljarder kilometers avstånd från Sagittarius A* – ett avstånd jämförbart med gapet mellan solen och Saturnus. Den gör det med ungefär 25 000 km/s, eller 8% av ljusets hastighet. Ingen annan stjärna som spårats i denna region av galaxen har rört sig så här snabbt eller kommit så här nära.

Det som skiljer S301 från de andra snabbrörliga stjärnorna nära det galaktiska centrumet är inte enbart hastigheten – det är konsekvensen. På det avståndet förutspår Einsteins allmänna relativitetsteori att det roterande svarta hålet drar med sig den omgivande rumtiden, en effekt som kallas frame-dragging eller Lense-Thirring-effekten. Eftersom S301 passerar så djupt in i detta område, bör dess bana bära mätbara avtryck av hur snabbt Sagittarius A* roterar. Det har aldrig varit möjligt med någon känd stjärna.

”Med denna stjärna hoppas vi kunna mäta, inom de närmaste tio åren, det svarta hålets rotation”, säger Felix Mang, huvudförfattare till studien och forskare vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Det finns för närvarande ingen direkt mätning av Sagittarius A*:s rotation. S301 skulle kunna ge en sådan.

Rekommenderad läsningWebb hittade en galaxhop på 10 miljarder år som är tätare än modellerna tillåter

En annan klass av S-stjärna

Sagittarius A* omges av en klunga snabbrörliga stjärnor som kallas S-stjärnor, katalogiserade under tre decennier och använda för att kartlägga det svarta hålets gravitationsinflytande. Den mest kända, S2, gav de första direkta bevisen för att Sagittarius A* har en massa på fyra miljoner solmassor – ett arbete som gav Reinhard Genzel och Andrea Ghez Nobelpriset i fysik 2020. S2 når cirka 7 650 km/s vid närmaste passage, ungefär 2,5% av ljusets hastighet, på en 16-årig bana.

S301 fullbordar ett helt varv på 8,7 år – mindre än hälften av tiden – och rör sig vid närmaste passage tre gånger snabbare än S2 vid sin egen periapse. Mer relevant är att den passerar ungefär 12 astronomiska enheter från Sagittarius A*, cirka åtta gånger närmare än någon tidigare känd S-stjärna. På det avståndet existerar inte bara allmänrelativistiska effekter; de ackumuleras i banan i en takt som instrumenten vid Paranal kan följa år för år.

Upptäckten gjordes med GRAVITY+, en nästa generations uppgradering av den ursprungliga GRAVITY-interferometern vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile. GRAVITY+ kombinerar ljus från fyra 8,2-meters teleskop för att uppnå den vinkelupplösning som krävs för att urskilja enskilda stjärnor inom den täta, dolda stjärnklungan kring det galaktiska centrumet. Genom att spåra S301:s position över flera observationsepoker rekonstruerade teamet dess fullständiga bana med tillräcklig precision för att fastställa periapsavståndet och topphastigheten.

Varför rotationen spelar roll

Massan hos Sagittarius A* har varit känd i åratal. Men massan är bara en av de två grundläggande egenskaper som ett svart hål kan ha, tillsammans med elektrisk laddning – vilket astrofysiska svarta hål förväntas förlora snabbt i verkliga miljöer. Den återstående egenskapen är rotation. Enligt Kerr-lösningen av Einsteins fältekvationer bär ett roterande svart hål på rörelsemängdsmoment, och den rotationen formar rumtidens geometri runt det på sätt som går utöver vad massan ensam åstadkommer.

Hur snabbt Sagittarius A* roterar, och i vilken riktning, styr strukturen hos dess händelsehorisont och banorna för allt i närheten. Nuvarande uppskattningar från indirekta metoder – modellering av ackretionsskivans emission som observerades i Event Horizon Telescope-bilden från 2022 – tyder på att den troligen roterar i måttlig takt, men osäkerheterna är fortfarande tillräckligt stora för att täcka stora delar av det tillåtna intervallet. En mätning från S301:s omloppsrotation skulle vara den första direkta bestämningen.

Lense-Thirring-effekten gör att planet för en stjärnas bana kring en roterande kropp precesserar – långsamt roterar – i en takt som skalar med det svarta hålets rotationsparameter. För S301 beräknar teamet att denna precession kommer att ackumuleras till en detekterbar nivå under de kommande årens observationer med GRAVITY+.

Vad datan ännu inte avgör

Flera viktiga begränsningar gäller. S301:s bana – dess hastighet, period och periapsavstånd – är nu väl etablerad. Frame-dragging-precessionen har ännu inte detekterats; det är en framtida mätning som kräver att man observerar stjärnan under flera ytterligare passager förbi Sagittarius A*.

Det galaktiska centrumet är också miljömässigt bullrigt enligt astrofysiska mått. Fördelningen av stjärnor, gas och mörk materia i regionen genererar newtonska gravitationsstörningar som kan flytta en bana på sätt som efterliknar relativistisk precession. Att extrahera Lense-Thirring-signalen kräver modellering och subtraktion av dessa bidrag, vilket tillför komplexitet och osäkerhet till den slutliga mätningen.

Slutligen är upptäckten av S301 i sig en uppmaning att söka mer noggrant. Den inre stjärnklungan kring Sagittarius A* är kraftigt skymd av stoft, och GRAVITY+ kan bara nå så långt. Möjligheten finns att ytterligare stjärnor kretsar ännu närmare, med omloppssignaturer som innehåller starkare eller annorlunda relativistiska avtryck.

Vanliga frågor om S301 och Sagittarius A*

Hur hittade forskarna en stjärna så här nära det galaktiska centrumet? Very Large Telescope Interferometers GRAVITY+-instrument kombinerar ljus från fyra 8-meters teleskop för att uppnå den upplösning som krävs för att urskilja enskilda stjärnor i den täta klungan kring Sagittarius A*. Genom att spåra små positionsförändringar över flera år rekonstruerade teamet S301:s fullständiga bana.

Vad är frame-dragging, och varför spelar det roll? En roterande massa drar med sig rumtidens väv – ju snabbare rotationen, desto starkare drag. Nära ett roterande svart hål förändrar detta banorna för närliggande objekt på ett sätt som beror på både rotationens storlek och riktning. Att mäta det från en stjärnas bana ger en direkt avläsning av det svarta hålets rörelsemängdsmoment – något som ingen annan nuvarande metod har uppnått för Sagittarius A*.

Hur jämför sig S301 med andra S-stjärnor nära Sgr A*? S2, den mest studerade S-stjärnan, når ett närmaste avstånd på cirka 100 astronomiska enheter på en 16-årig cykel. S301 kommer åtta gånger närmare, på 8,7 år, med tre gånger periapshastigheten. Den kombinationen av närhet och kort period gör den unikt känslig för frame-dragging.

Kommer detta att ändra vad vi vet om Vintergatans svarta hål? Sagittarius A*:s rotation är för närvarande inte begränsad av direkt mätning. Att bestämma den skulle komplettera den grundläggande fysiska beskrivningen av vår galaxies centrala svarta hål och öppna tester av allmän relativitetsteori i en starkt fält, roterande miljö som stjärnbanor tidigare inte har nått.

Observationer med GRAVITY+ kommer att fortsätta under flera S301-omloppsperioder. Teamet förväntar sig att frame-dragging-precessionen når detekterbara nivåer inom ungefär ett decennium – en tidslinje som är tillräckligt kort för att samma instrument och team som upptäckte S301 sannolikt kommer att göra rotationsmätningen själva.

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

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

Mer som detta

Stenmoln bildas på morgonen och löses upp på natten på denna planet

Två människolinjer levde sida vid sida för 2,8 miljoner år sedan

Under narkos fortsatte hjärnan att avkoda tal och förutsäga nästa ord

Webb hittade en galax flera gånger tyngre än Vintergatan — och den roterar inte

DESI kartlade mörk energi — och fann ett universum som inte är jämnt.

Fysiker såg för första gången atomerna i en kristall vända sin rotation