Общата теория на относителността работи за околностите на свръхмасивна черна дупка

Общата теория на относителността на Айнщайн лежи в основата на нашето разбиране за мащабната Вселена. Тя също има ограничения и изследователите са я проверяват отново и отново през последните 100 години.

Последният тест използва като лаборатория звезда, която обикаля Стрелец А*, свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път.

Звездата S0-2 обикаля Стрелец А* за 16 земни години на 17 милиарда километра от нея. Орбитата е стабилна, но интензивното гравитационно поле все пак е достатъчно, за да произведе ефекти като гравитационно червено изместване. Светлината на звездата е малко по-червена, защото фотоните трябва да напуснат гравитационното поле.

Последното сближаване на S0-2 с черната дупка се случи през 2018 г., а преди година изследователите публикуваха данни за гравитационното червено изместване на звездата. Това ново изследване, публикувано в Science, съчетава тези данни с наблюденията, направени от 1995 г. насам. Техният резултат е в съответствие с Общата теория на относителността и категорично изключва Нютонов модел на гравитацията.

"Айнщайн е прав, поне засега", коментира в изявление съпредседателят от проф. Андреа Гез (Andrea Ghez) Калифорнийския Университет в Лос Анджелис (UCLA). "Можем категорично да изключим закона за гравитацията на Нютон. Нашите наблюдения са в съответствие с Общата теория на относителността на Айнщайн. Въпреки това Айнщайновата теория определено показва уязвимост. Тя не може напълно да обясни гравитацията в черна дупка и в някакъв момент ще трябва да преминем от теорията на Айнщайн към по-всеобхватна теория за гравитацията, която обяснява какво е черна дупка".

^{Изображение на орбитите на звездите около свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика. Подчертана е орбитата на звездата S0-2. Това е първата звезда, за която има достатъчно измервания, за да се провери Общата теория на относителността на Айнщайн около свръхмасивна черна дупка. Кредит: Keck / UCLA Galactic Center Group}

Проследяването на тази звезда толкова дълго време е дало на изследователите ценни прозрения за това как работи гравитационната динамика около черна дупка. По време на близкото преминаване през май 2018 г. екипът на Гез прави измервания на звездата на всеки четири нощи.

"Това, което прави S0-2 толкова специална, е, че имаме пълната ѝ орбита в три измерения", обяснява Гез. "Това ни дава входния билет за тестове на Общата теория на относителността. Питахме се как се държи гравитацията близо до свръхмасивна черна дупка и дали теорията на Айнщайн ни разказва пълната история. Наблюдението на преминаването на звездите по тяхната пълна орбита дава първата възможност да се провери фундаменталната физика, исползвайки движението тези звезди".

S0-2 не е единствената звезда, която се движи в орбита в близост до Стрелец А* и не е най-близката. През 2012 г. Гез и нейният екип откриха S0-102, която обикаля около черната дупка за 11.5 години. Тя ще преживее най-близкото си  преминаване в някакъв момент през следващата година, като се движи с над 1% от скоростта на светлината.  

_{Траекторията на S2, която минава близо до свръхмасивната черна дупка. Цветният ефект и размерът на обектите са преувеличени за яснота. Кредит: ESO / M. Kornmesser}

Още по темата

29/05/2022

Физика

Пълното слънчево затъмнение от 29 май 1919 г. потвърди теорията на Айнщайн

30/11/2018

Физика

Айнщайновата теория за гравитацията оцеля в масивна катастрофа в космоса

27/07/2018

Космос

Звезда, ускорена от свръхмасивна черна дупка, потвърди, че Айнщайн е прав

06/07/2018

Космос

Тройка от пулсар и две бели джуджета потвърдиха теорията на гравитацията на Айнщайн (видео)