Zvaigzne riņķo ap Piena Ceļa melno caurumu un pārvietojas tieši tā, kā to paredzēja Einšteins
Mūsu galaktikas centrā, aptuveni 26 000 gaismas gadu attālumā no Zemes, atrodas supermasīvais melnais caurums (SMBH), kas pazīstams kā Strēlnieks A* . Šī objekta spēcīgā gravitācija un blīvā zvaigžņu kopa ap to nodrošina astronomiem unikālu vidi fizikas pārbaudei ekstremālākajos apstākļos. Jo īpaši tas piedāvā viņiem iespēju pārbaudīt Einšteina vispārējās relativitātes teorija (NS).
Piemēram, pēdējo trīsdesmit gadu laikā astronomi ir novērojuši zvaigzni Strēlnieka A* (S2) tuvumā, lai noskaidrotu, vai tās orbīta atbilst vispārējās relativitātes teorijas prognozētajam. Nesenie novērojumi, kas veikti ar ESO ļoti lielo teleskopu (VLT), ir pabeiguši novērošanas kampaņu, kas apstiprināja, ka zvaigznes orbīta ir rozetes formas , kārtējo reizi pierādot, ka Einšteina teorijai bija taisnība!
Pētījums, kurā aprakstīti starptautiskās komandas atklājumi, nesen parādījās žurnālā Astronomija un astrofizika . Atbildīgo komandu veidoja GRAVITY Collaboration dalībnieki, kurā ietilpst pētnieki no Eiropas Dienvidu observatorijas (ESO), Maksa Planka Ārpuszemes fizikas institūts (MPE), Maksa Planka Astronomijas institūts (MPA), CERN un vairākiem institūtiem un universitātēm.
Lai to sadalītu, Vispārējā relativitāte apgalvo, ka telpas laika izliekums tiek mainīts masīva objekta klātbūtnē. Kad Einšteins līdz 1915. gadam formalizēja šo teoriju, tā izskaidroja vairākas lietas, no kurām ne mazākā bija dīvainā Merkura orbīta. Līdz 20. gadsimta sākumam astronomi bija pamanījuši, ka Merkura perihēlijs ir pakļauts precesijai, t.i., tas laika gaitā rotēja.
Lielākajai daļai zvaigžņu un planētu ir elipsveida orbītas, kas nozīmē, ka mainās to attālums līdz objektam, ap kuru tās riņķo. Bet precesijas gadījumā tuvākais punkts to orbītā (perihēlijs) griežas ap pašu objektu. To sauc par Švarcšilda precesiju, kas (vizualizējot) izskatās pēc rozetes, nevis elipses, un katra atsevišķa orbīta atgādina zieda ziedlapiņu.
Kā nesen ESO skaidroja MPE direktors Reinhards Genzels un gandrīz 30 gadus ilgās programmas, kas noveda pie šāda rezultāta, arhitekts. preses relīze :
'Einšteina vispārējā relativitāte paredz, ka viena objekta saistītās orbītas ap otru nav slēgtas, kā tas ir Ņūtona gravitācijā, bet gan virzās uz priekšu kustības plaknē. Šis slavenais efekts, kas pirmo reizi tika novērots planētas Merkura orbītā ap Sauli, bija pirmais pierādījums par labu vispārējai relativitātei. Simts gadus vēlāk mēs esam atklājuši tādu pašu efektu zvaigznes kustībā, kas riņķo ap kompakto radio avotu Sagittarius A* Piena ceļa centrā. Šis novērojumu sasniegums nostiprina pierādījumus tam, ka Strēlniekam A* ir jābūt supermasīvam melnajam caurumam, kas 4 miljonus reižu pārsniedz Saules masu.
Šī mākslinieka iespaids parāda zvaigznes S2 ceļu, kas iet ļoti tuvu supermasīvajam melnajam caurumam Piena ceļa centrā. Kredīts: ESO/M. Kornmesser
S2 gadījumā tā orbīta to aizņem no attāluma, kas ir mazāks par 20 miljardiem km (12,4 miljardi jūdžu) jeb simts divdesmit reizes pārsniedz attālumu starp Sauli un Zemi, padarot to par vienu no tuvākajām zvaigznēm, kas jebkad atrastas orbītā. ap Strēlnieku A*. Tuvākajā pieejā S2 traucas pa kosmosu gandrīz 3% no gaismas ātruma , veicot orbītu reizi 16 gados. Šīs garās orbītas dēļ zvaigzne bija jāuzrauga gandrīz trīsdesmit gadus.
To darot, GRAVITY Collaboration pirmo reizi varēja redzēt Švarcšilda precesiju ap SMBH. Stefans Gillessens, MPE pētnieks, kurš vadīja komandas mērījumu analīzi, sacīja: 'Pēc tam, kad vairāk nekā divarpus gadu desmitus esam sekojuši zvaigznei tās orbītā, mūsu izsmalcinātie mērījumi precīzi nosaka S2 Švarcšilda precesiju tās ceļā ap Strēlnieku A*.'
Šie rezultāti apstiprina vispārējo relativitāti, kas precīzi prognozē, cik daudz laika gaitā vajadzētu mainīties S2 orbītai. Pētījums ar VLT ir arī svētīgs astronomiem, jo tas ļauj viņiem uzzināt vairāk par to, kas notiek Strēlnieka A* tuvumā, kas varētu izgaismot mūsu galaktikas attīstību un citus kosmoloģiskos noslēpumus. Teica Guy Perrin un Karine Perraut, franču vadošie projekta zinātnieki:
'Tā kā S2 mērījumi tik labi seko vispārējai relativitātei, mēs varam noteikt stingrus ierobežojumus tam, cik daudz neredzamu materiālu, piemēram, izkliedētas tumšās vielas vai iespējami mazāki melnie caurumi atrodas ap Strēlnieku A*. Tas ir ļoti svarīgi, lai izprastu supermasīvo melno caurumu veidošanos un evolūciju.'
Šie atklājumi ir 27 gadus ilgušu S2 novērojumu rezultāts, kas (lielāko daļu no tā laika) paļāvās uz ESO VLT instrumentu parku. Tie ietvēra GRAVITĀCIJA , Spektrogrāfs integrālā lauka novērojumiem tuvajā infrasarkanajā starā (SINFONI) un Nasmyth adaptīvās optikas sistēma (NAOS) — tuvās infrasarkanais attēlotājs un spektrogrāfs (NACO), kas kopā veica 330 zvaigznes stāvokļa un ātruma mērījumus.
GRAVITY sadarbība ir nosaukta instrumentu tie tika izstrādāti VLT interferometram, kas apvieno visu četru 8 m (26,25 ft) VLT teleskopu gaismu superteleskopā ar izšķirtspēju, kas līdzvērtīga 130 m (426,5 ft) teleskopam. Šī pati komanda bija atbildīga par 2018. gada pētījumu, kas apstiprināja vispārējo relativitāti, parādot, kā gaisma no S2 tika izstiepta līdz garākiem viļņu garumiem braucot garām tuvu Strēlniekam A*.
Raugoties nākotnē, komanda uzskata, ka viņi varēs redzēt daudz blāvākas zvaigznes, kas riņķo ap Strēlnieku A*, izmantojot ārkārtīgi lielo teleskopu (ELT). Andreass Ekarts, Ķelnes universitātes pētnieks un viens no projekta vadošajiem zinātniekiem, uzskata, ka viņi spēs izmērīt Strēlnieka A* griešanos un masu, tādējādi raksturojot to un definējot ap to esošās telpas-laika raksturu.
'Ja mums veiksies, mēs varam notvert zvaigznes pietiekami tuvu, lai tās tiešām sajustu melnā cauruma rotāciju, griešanos,' viņš teica . 'Tas atkal būtu pilnīgi atšķirīgs relativitātes pārbaudes līmenis.'
Papildu lasīšana: TAS , Astronomija un astrofizika