Obserwacje w Bardzo Dużym Teleskopie po raz pierwszy pokazały efekty przewidywane przez ogólną teorię względności Einsteina dotyczącą ruchu gwiazdy przechodzącej w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Jest to kulminacja 26-letniej kampanii badań teleskopów w Chile.
Najbliższa supermasywna czarna dziura jest ładowana w grube chmury pyłu i jest oddalona od nas o 26000 lat świetlnych. To potwór grawitacyjny, przekraczający masę słoneczną 4 miliony razy. Otoczony małą grupą gwiazd, obracającą się wokół otworu z dużą prędkością. Jest to najpotężniejsze pole grawitacyjne w naszej galaktyce i odgrywa rolę idealnego miejsca do badania fizyki grawitacyjnej i testowania ogólnej teorii względności.
Artystyczna wizja odzwierciedla ścieżkę gwiazdy S2 z bliskim podejściem do supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. W miarę zbliżania się potężne pole grawitacyjne prowadzi do tego, że kolor gwiazdy nieznacznie zmienia się na czerwony, co jest konsekwencją ogólnej teorii względności
Nowe badania IR z wrażliwych instrumentów GRAVITY, SINFONI i NACO na Bardzo Dużym Teleskopie pozwoliły nam śledzić jedną z gwiazd o nazwie S2, która zbliżyła się do czarnej dziury w maju 2018 roku. Najbliższy punkt podejścia osiągnął mniej niż 20 miliardów kilometrów przy prędkości ponad 25 milionów km / h (prawie 3% prędkości światła).
Zespół porównał pomiary położenia i prędkości z GRAVITY i SINFONI wraz z poprzednim nadzorem S2 przy użyciu innych narzędzi. Uwzględniliśmy również prognozy grawitacji Newtona, ogólną teorię względności i inne teorie grawitacji. Nowe wyniki nie zgadzają się z przewidywaniami Newtona i są całkowicie zgodne z pozycjami Einsteina.
Diagram pokazuje ruch gwiazdy S2 wokół supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Składa się z obserwacji za pomocą teleskopów i instrumentów ESO przez 25 lat. Gwiazda spędza 16 lat na locie orbitalnym i zbliżyła się do czarnej dziury w maju 2018 r.
Te niezwykle dokładne pomiary są wykonywane przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem Instytutu Maxa Plancka. Naukowcom po raz drugi udało się zaobserwować bliskie przejście S2 do czarnej dziury w centrum galaktyki. Ale tym razem użyli znacznie ulepszonego sprzętu.
Nowe pomiary wyraźnie pokazują efekt grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni. Światło z gwiazdy jest rozciągane na dłuższe fale przez potężne pole grawitacyjne czarnej dziury. Pomiar długości fali światła z S2 pasuje dokładnie do tego, co przewidywano w ogólnej teorii względności Einsteina. Po raz pierwszy zaobserwowano odchylenie od przewidywania prostszej teorii grawitacji Newtona, gdy gwiazda porusza się wokół supermasywnej czarnej dziury.
Symulacja pokazuje orbity gwiazd w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Gwiazda S2 przechodzi co 16 lat blisko czarnej dziury. Ostatni raz zbieżność odnotowano w maju 2018 r.
Naukowcy wykorzystali SINFONI do pomiaru prędkości S2 w kierunku od Ziemi i urządzenia GRAVITY, aby wykonać niezwykle dokładne obliczenia położenia gwiazdy w celu określenia kształtu jej orbity. GRAVITY tworzy ostry obraz, który pozwala śledzić ruch gwiazd w odległości 26 000 lat świetlnych.
Pierwsze obserwacje S2, wykonane 2 lata temu, wykazały, że naukowcy otrzymali idealne laboratorium w postaci czarnej dziury. W bliskiej odległości możliwe było nawet ustawienie słabego blasku wokół czarnej dziury, co pomogło ściśle śledzić gwiazdę na jej orbicie. Minęło ponad 100 lat, a Einsteinowi wciąż udaje się udowodnić swoją sprawę.
Pierwszy udany test teorii Einsteina w pobliżu supermasywnej czarnej dziury
W Układzie Słonecznym możliwe jest zweryfikowanie praw fizyki teraz iw pewnych okolicznościach. Dlatego ważne jest, aby astronomowie zrozumieli, czy prawa te pozostają w mocy, gdy pola grawitacyjne są znacznie potężniejsze. Oczekuje się, że dalsze przeglądy pokażą kolejny efekt relatywistyczny - niewielki obrót orbity gwiazdowej (precesja Schwarzschilda), ponieważ S2 odchodzi od czarnej dziury.
Gwiazda S2 zbliża się do czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej
Naukowcy spędzili dużo czasu na tworzeniu unikalnych, potężnych narzędzi, które są wymagane do przeprowadzenia szczegółowych pomiarów w Bardzo Dużym Teleskopie. Fakty uzyskane dzisiaj są ekscytującym wynikiem wspaniałego partnerstwa.
Symulacja orbit gwiazd wokół czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej
