Звезда S2 проверяет чёрную дыру в центре Галактики экспресс
В центре Млечного Пути прячется нечто массивное — в четыре миллиона раз тяжелее Солнца. Звезда S2, как гонщик на крутом вираже, раз в шестнадцать лет огибает этот объект по вытянутой орбите, разгоняясь до 7650 километров в секунду. По тому, как именно она движется, астрономы пытаются понять, что же это за «нечто».
Обычно считается, что там чёрная дыра — область, где гравитация так сильна, что даже свет не может вырваться. Но физики придумали и другие варианты: чёрную дыру с электрическим зарядом, «регулярные» чёрные дыры без точки бесконечной плотности в центре и даже «голую сингулярность» — экзотический объект без горизонта, за которым можно было бы спрятать сингулярность. Авторы новой работы взяли траекторию звезды S2 и рассчитали, как она выглядела бы в каждом из этих вариантов.
Сравнение с наблюдениями на Очень Большом Телескопе показало: обычная чёрная дыра, заряженная чёрная дыра и одна из регулярных моделей дают практически одинаковые предсказания. Различий между ними пока не видно. Зато для «голой сингулярности» и других экзотических вариантов удалось установить ограничения на их параметры. Чем точнее будут измерения положения звезды, тем жёстче станут эти рамки.
Звезда S2 — как зонд, запущенный самой природой в самое сердце Галактики. Сейчас её траектория говорит: «пока не могу отличить одну чёрную дыру от другой». Но новые наблюдения на VLT и телескопах Кека обещают больше точности, и тогда, возможно, станет ясно, что за «зверь» притаился в центре Млечного Пути.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.18994
In this work, we perform a relativistic test of the spacetime geometry of Sagittarius A* (Sgr A*) using the orbit of the S2 star. We consider a broad class of compact object models, including Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, Bardeen, Hayward, and Simpson-Visser black holes, as well as the Janis-Newman-Winicour naked singularity spacetime. For each geometry, we integrate the timelike geodesic equations and consistently project the resulting trajectories onto astrometric and spectroscopic observables, incorporating R{\o}mer time delay and relativistic redshift effects. The theoretical predictions are tested with current Very Large Telescope (VLT) observations of the S2 star, while simultaneously imposing constraints from the Event Horizon Telescope shadow size. We find that several spacetimes that are degenerate at the level of shadow imaging, most notably Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, and Bardeen regular black hole geometries, remain statistically indistinguishable when tested against present S2 data. We further carry out a statistical model comparison based on the Akaike and Bayesian information criteria (AIC and BIC) to evaluate the relative performance of the alternative spacetime models. Our analysis also constrains the generalized charge like parameter $$q/M$$ in non-Schwarzschild spacetimes based on current S2 star observations, and identifies specific black hole and horizonless geometries that can be further tested with forthcoming high precision astrometric observations from the VLT and Keck telescopes.
Звезда S2 при сближении с центральным объектом движется со скоростью около 2,5% от скорости света — это один из самых быстрых объектов, за которыми удаётся следить по орбите.