Движението на звезда близо до свръхмасивната черна дупка на нашата галактика доказа за пореден път теорията на Айнщайн за гравитацията.

След 27 години наблюдения най-накрая е достатъчно определена орбитата на звезда, наречена S2, за да стане забележим странен ефект, предвиден от Общата теория на относителността. Този дългоочакван резултат позволява на учените да разрешат много от загадките на „чудовището“, дебнещо в сърцето на нашата галактика.

Резултатите от изследванията са представени в списание Astronomy & Astrophysics.

S2 обикаля свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път около веднъж на 16 години, а астрономите я наблюдават с едни от най-мощните телескопи на Земята от 1992 г., за да проследят точно нейната орбита.

„Точността, която постигнахме сега при измерванията на относителните положения на черната дупка и звездата, е сравнима с гледането на футболен мач на Луната. След това трябва да се измери размера на футболната топка с точност сантиметри", разказва Франк Айзенхауер (Frank Eisenhauer) от Института за извънземна физика към "Макс Планк" в Германия.

Той и неговите колеги проследяват огромния брой наблюдения на S2 и установяват, че орбитата на звездата не е елипса, което съответства на теорията за гравитацията на Нютон. 

Вместо просто да следва един и същи път обиколка след обиколка, тя се завърта около черната дупка в нова посока всеки път, описвайки форма, която прилича малко на маргаритка. 

„Общата теория на относителността предсказва, че орбитата на обект, който се движи в гравитационното поле на друг обект, не е затворена, както в случая на нютоновската гравитация, а прецесира в равнината на орбитата по посока на движението. Този известен ефект, наблюдаван за пръв път в орбитата на Меркурий около Слънцето, което бе някога първото експериментално потвърждение на изводите на известния теоретичен физик. Сто години по-късно регистрирахме същия ефект в движението на звезда около компактния радиоизточник Стрелец А * в центъра на Млечния път. Този наблюдателен пробив дава допълнителни доказателства, че Стрелец А * е свръхмасивна черна дупка с маса от 4 милиона слънчеви", разказва Райнхард Гензел (Reinhard Genzel) от Института за извънземна физика на Макс Планк (Германия), автор на 30-годишната изследователска програма, довела до този резултат.

Обектът Стрелец А*, разположен на 26 хиляди светлинни години от нас, и плътното звездно струпване около него е уникална естествена лаборатория за тестване на физическите закони в условия на екстремните гравитационни полета. Една от звездите в този клъстер, S2, в най-близката точка на орбитата си се приближава до свръхмасивната черна дупка на разстояние по-малко от 20 милиарда километра. Тя е един от най-приближаващите се до гравитационното „чудовище“ обекти. В точката на най-близкия си подход S2 се носи в космоса със скорост почти три процента от скоростта на светлината като прави една обиколка за 16 земни години.

_{Звездата S2 минава близо до свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път, концепция на художник. Кредит: ESO / M. Kornmesser}

„Проследявайки движението на звездата S2 в нейната орбита около обект Стрелец А* в продължение на повече от две и половина десетилетия, ние извършихме прецизни измервания, които определено показват наличието на Шварцшилдова прецесия“, разказва Щефан Гилесен (Stefan Gillessen) от Института за извънземна физика „Макс Планк“, който анализира измерванията.

Повечето звезди и планети имат елипсовидни орбити и движейки се по тях, те са или по-близо до централния обект, или по-далеч от него или според Първия закон на Кеплер траекторията например на Марс не е кръг, но елипса, а в един от фокусите ѝ е разположено Слънцето.

Орбитата на звездата S2 прецесира, което означава, че позицията на точката на най-малкото й разстояние от свръхмасивната черна дупка се променя - с всяка следваща обиколка орбитата се извърта спрямо предната под определен ъгъл и всички тези обиколки образуват нещо като розетка. Общата теория на относителността точно предсказва колко се измества орбитата и последните измервания, направени от астрономите, точно й съответстват. Този ефект, известен като прецесия на Шварцшилд, никога досега не е измерван за звезда близо до свръхмасивна черна дупка.

Според Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн  черната дупка трябва да изкривява пространство-времето около нея, като увлича орбитите и на близките звезди.

_{Концепция на художник за странната орбита на звездата S2. Кредит: ESO / L Calçada}

През 2018 г. същата група астрономи съобщи за откриването на друг ефект, предвиден от Общата теория на относителността - те измерват увеличението на дължината на вълната на светлина, получена от звезда S2, предизвикано от преминаването на звездата близо до Стрелец А*.

„Предишният ни резултат показа, че светлината, излъчвана от звездата, се подчинява на законите на Общата теория на относителността. Сега ние демонстрирахме, че самата звезда в своето движение се подчинява на тези закони “, добавя Пауло Гарсия, изследовател от Португалския център за астрофизика и гравитация.

И отново Айнщайн бе прав.

Справка:  Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202037813 , https://www.aanda.org/articles … 3-20/aa37813-20.html

Източник:

The orbit of a star near our galaxy’s black hole proves Einstein right, NewScientist

Very Large Telescope sees star dance around supermassive black hole, proves Einstein right, ESO

Още по темата

10/04/2020

Космос

На тази дата бе показана първата реална снимка на сянката на черна дупка

20/01/2020

Космос

Странни обекти обикалят около Стрелец А*, свръхтежката черна дупка на Млечния път

08/10/2019

Космос

Неотдавна центърът на Млечния път е избухнал с огромна експлозия (видео)

13/09/2019

Космос

От двете страни на Млечния път са открити два големи мехура радиолъчение