Много алтернативна теория за гравитацията са били сънувани във ваната, докато чакат автобус - или може би над лека напитка или две. Тези дни е възможно да развенчаете (или по друг начин) собствената си теория за домашни любимци, като предскажете на хартия какво трябва да се случи с обект, който е плътно около орбита на черна дупка - и след това да тествате тези прогнози срещу наблюдения на S2 и може би други звезди, които са около орбитата ни централната свръхмасивна черна дупка на галактиката - смята се, че е разположена при радиоизточника Стрелец А *.
S2, ярка звезда от спектрален клас B, се наблюдава отблизо от 1995 г., като през това време тя е изпълнила над една орбита на черната дупка, като се има предвид, че орбиталният й период е по-малък от 16 години. Орбиталната динамика на S2 може да се очаква да се различава от прогнозираната от Kepler's 3тата закон и гравитационния закон на Нютон, с величина, която е с три порядъка по-голяма от аномалното количество, наблюдавано в орбитата на Меркурий. Както в случаите на Меркурий, така и в S2, тези очевидно аномални ефекти се прогнозират от теорията на Айнщайн за обща относителност в резултат на кривината на пространственото време, причинена от близкия масивен обект - Слънцето в случая на Меркурий и черната дупка в случая на S2.
S2 пътува с орбитална скорост от около 5000 километра в секунда - което е близо 2% от скоростта на светлината. Счита се, че в периапсиса (най-близката точка) на орбитата си той идва в рамките на 5 милиарда километра от радиуса на Шварцшилд на свръхмасивния черен отвор, като е границата, отвъд която светлината вече не може да избяга - и точка, която бихме могли да разгледаме слабо повърхността на черната дупка. Радиусът на Шварцшилд на свръхмасивната черна дупка е приблизително разстоянието от Слънцето до орбитата на Меркурий - а при периапсис S2 е приблизително на същото разстояние от черната дупка, както Плутон е от Слънцето.
Счита се, че свръхмасивната черна дупка има маса от около четири милиона слънчеви маси, което означава, че тя може да е вечеряла няколко милиона звезди от създаването си в ранната Вселена - и това означава, че S2 успява да се вкопчи в съществуването само по силата на невероятната си орбитална скорост - която го държи да пада наоколо, вместо да попада в черната дупка. За сравнение Плутон остава в орбита около Слънцето, като поддържа небрежна орбитална скорост от близо 5 километра в секунда.
Детайлният набор от данни за астрометричното положение на S2 (дясно изкачване и наклон) се променя с течение на времето - и оттам неговата радиална скорост, изчислена в различни точки по орбитата - дава възможност за тестване на теоретични прогнози спрямо наблюдения.
Например с тези данни е възможно да се проследяват различни некеплеровски и неньютонови функции на орбитата на S2, включително:
- ефектите на общата относителност (от външна референтна рамка, часовниците бавно и дължината се свиват в по-силни гравитационни полета). Това са функции, очаквани от орбита на класическа черна дупка на Шварцшилд;
- квадраполният масов момент (начин за отчитане на факта, че гравитационното поле на небесното тяло може да не е съвсем сферично поради въртенето си). Това са допълнителни функции, очаквани от орбита на черна дупка на Кер - т.е. черна дупка със завъртане; и
- тъмна материя (конвенционалната физика предполага, че галактиката трябва да разлети, като се има предвид скоростта, на която се върти - което води до заключението, че присъства повече маса, отколкото се среща с окото).
Но ей, това е само един начин за интерпретация на данните. Ако искате да изпробвате някои алтернативни теории - например, например, теория на космическата струна на океана - ето, ето ви шансът.
Допълнителна информация: Йорио, Л. (2010) Дългосрочни класически и общи релативистични ефекти върху радиалните скорости на звездите, обикалящи около Sgr A *.
