Raziskovalci so prvič opazovali dirkanje zvezd mimo supermasivne črne luknje v središču Mlečne poti in preverili, ali njeno gibanje kaže učinke splošne relativnosti, kot jih je napovedal Albert Einstein.
Zvezde Mlečne poti krožijo v črni luknji, imenovani Strelec A *, ki je na splošno tiho, če gledamo z Zemlje, razen če odtrgajo občasne predmete, ki se odpirajo preblizu. Masa črne luknje je 4 milijona krat večja od sončne, in ima najmočnejše gravitacijsko polje naše galaksije, zaradi česar je - in majhna skupina zvezd, ki krožijo z njo z veliko hitrostjo - popolno dokazilo za ekstremne učinke, ki jih napoveduje Einsteinova teorija o splošna relativnost.
Raziskovalci že 26 let opazujejo središče Mlečne poti z instrumenti iz Evropskega južnega observatorija (ESO). "Galaktični center je bil naš laboratorij za preizkušanje gravitacije," je na tiskovni konferenci ESO 26. julija dejala Odele Straub, astrofizičarka v pariškem observatoriju in soavtorica nove študije. [Einstein's Theory of Relativity Explained (Infographic)]
Astronomi so uporabili nova infrardeča opazovanja iz instrumentov GRAVITY, SINFONI in NACO na zelo velikem teleskopu ESO v Čilu, da bi spremljali zvezdo, znano kot S2, ki je del skupine hitro premikajočih se zvezd, ki obkrožajo supermasivno črno luknjo in se nahaja 26.000 svetlobe -Leta z Zemlje.
Maja 2018 so bili ti astronomi priča prehodu S2 zelo blizu te črne luknje. V tistem času se je S2 premikal izjemno hitro - 15,5 milijona mph (25 milijonov km / h). S primerjanjem meritev položaja in hitrosti, ki sta jih opravila GRAVITY in SINFONI, in prejšnjih meritev S2, je ekipa ugotovila, da je izkrivljena svetloba zvezde skladna s predvidevanji, ki temeljijo na opisu splošne relativnosti, kako gravitacija upogne prostor-čas.
Meritve S2 jasno kažejo učinek, znan kot rdeče premikanje, so v izjavi zapisali uradniki ESO.
"Redshift nam pove, kako gravitacija vpliva na fotone, ko potujejo skozi vesolje," Andrea Mia Ghez, astronomka in profesorica na katedri za fiziko in astronomijo na kalifornijski univerzi v Los Angelesu, ki ni bila vključena v to raziskovanje, povedal za Space.com.
Gravitacijsko polje supermasivne črne luknje je raztegnilo svetlobo, ki zapušča S2, sprememba valovne dolžine svetlobe iz S2 pa se ujema s tistim, kar napoveduje Einsteinova teorija, piše v izjavi.
Nove meritve in rezultati se ne ujemajo s tistim, kar bi napovedovali enostavnejša newtonska teorija gravitacije, so povedali raziskovalci na tiskovni konferenci. Frank Eisenhauer, starejši znanstvenik na Inštitutu Max Plank za zunajzemeljsko fiziko in glavni raziskovalec za GRAVITY in spektrograf SINFONI, je pokazal jasen graf, ki je poudaril to razhajanje na tiskovni konferenci ESO - branje "Newstena Einsteina 1: 0" občinstvo.
To je prvič, da so takšno odstopanje od newtonske teorije gravitacije opazili v zvezdi okoli supermasivne črne luknje, so zapisali raziskovalci v izjavi, čeprav je bil drugič opaziti S2 okoli črne luknje; sistem spremljajo že več kot dve desetletji. Zadnjič, ko je šlo mimo, pred 16 leti, ločljivost meritev ni bila dovolj dobra, da bi lahko pobrali učinke relativnosti.
Kot človeška bitja na Zemlji padamo, spuščamo stvari in ne plavamo s planeta v vesolje; iz vsakdanje perspektive gravitacijo dokaj dobro razumemo. Vendar pa je med različnimi fizikalnimi zakoni "gravitacija najmanj preizkušena, čeprav [je] človek iz človeškega obstoja najbolj razumljiv," je dejal Ghez. Ta nova raziskava pomaga v večjem obsegu učvrstiti naše razumevanje gravitacije.
"Uresničiti ta zakon je zelo pomembno," je dejal Ghez. Tudi če nimate prav ali če delate z napačnim razumevanjem težnosti - tudi v majhnem obsegu - se bodo te napake nabrale v večjem obsegu, je dodala.
To delo prikazuje, kako gravitacija deluje v bližini supermasivne črne luknje, s čimer izboljšuje znanstveno razumevanje sile in njenih učinkov, so povedali raziskovalci. "Tukaj v osončju lahko samo in pod določenimi pogoji preizkušamo zakone fizike," je v izjavi povedal Françoise Delplancke, vodja oddelka za sistemski inženiring pri ESO in soavtor nove študije. "Zato je v astronomiji zelo pomembno tudi preveriti, ali so ti zakoni še vedno veljavni tam, kjer so gravitacijska polja zelo močnejša."
Astronomi bodo še naprej opazovali in preučevali S2 in upajo, da bodo kmalu pokazali učinek splošne relativnosti na majhno vrtenje zvezdeve orbite, ko se bo oddaljila od supermasivne črne luknje, so povedali raziskovalci.
Rezultati nove raziskave so bili danes (26. julija) objavljeni na spletu v reviji Astronomy & Astrophysics.
