S301：知られている中で最も速い星

天の川銀河のブラックホールのまわりを8.7年ごとに駆けめぐり、最接近時には光速の8%を超える星

ステップごとに

天の川銀河の中心

そのまわりには、傾いた細長い軌道をもつ数十個の星、S星が群がっています。いちばん明るいS2は1周に16年かかります。2023年に見つかったS301は9年足らずで1周し、ほかのどの既知の星よりも近く、速く通ります。測定値と描画の区別：軌道は測定されたものです。線、ラベル、空の星は描画です。

S301はどう見つかったか

銀河の中心では、1ミリ秒角は約8 auにあたります。大きな望遠鏡1台では、約60ミリ秒角以内のものはすべてぼやけて1つのしみになります。GRAVITY はチリにある ESO の超大型望遠鏡干渉計の4台の望遠鏡の光を合わせ、チームは2017年から毎年約100時間、ブラックホールを観測してきました。

なぜ軌道を回るのか

ニュートンの考え方：ボールを十分に強く横へ投げると、地球に落ちる代わりに地球のまわりを落ち続けます。重力は星の進路をいつもブラックホールのほうへ曲げています。遠くではゆっくり動いて落ち戻り、近くでは回り込んで再び上っていけるほど速く動きます。エネルギーを奪うものは何もないので、同じ道を何度も何度も回ります。

ブラックホールの自転を感じる

アインシュタインの理論によれば、自転する質量は空間と時間を引きずって回します：レンズ・ティリング（Lense–Thirring）効果です。地球のまわりではごくわずかで、人工衛星 Gravity Probe B は測定に何年もかかりました。ブラックホールの近くでは近づくほど急に強くなり、S301は軌道にこの効果が現れるほど近づくと知られた初めての星です。

軌道がどれだけ回るかで、ブラックホールの自転の速さがわかります。2周分、約10年の観測で十分なはずです。その答えは、ブラックホールがどう成長するかに関わります：一方向から着実に食べて自転を速めるのか、あらゆる方向から少しずつ食べて自転がゆっくりのままなのか。

なぜ引き裂かれないのか

だからS301は安全です：最接近のときでも潮汐力は星自身の引きの約1000分の1にすぎず、星を温める量も問題にならないほどわずかです。何百倍も大きい赤色巨星なら、このような軌道では外層がはぎ取られてしまいます。また潮汐半径の内側まで振り込まれた星は、ほかの銀河の潮汐破壊フレアに見られるように、ずたずたにされます。