За първи път изследователите наблюдават състезание на звезди покрай свръхмасивната черна дупка в сърцето на Млечния път, като потвърждават, че нейното движение показва ефектите на общата относителност, както е предвидено от Алберт Айнщайн.
Звездите на Млечния път обикалят около орбита на черна дупка, наречена Стрелец А *, която по принцип е тиха, гледана от Земята, с изключение на разкъсване на случаен обект, който се впуска твърде близо. Масата на черната дупка е 4 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето и тя показва най-силното гравитационно поле на нашата галактика, което я прави - и малка група звезди, обикалящи я с орбита с висока скорост - перфектно доказателство за екстремните ефекти, предвидени от теорията на Айнщайн за обща относителност.
В продължение на 26 години изследователите наблюдават центъра на Млечния път, използвайки инструменти от Европейската южна обсерватория (ЕСО). "Галактическият център беше нашата лаборатория за тестване на гравитацията", каза Одел Страуб, астрофизик от Парижката обсерватория и съавтор на новото изследване, заяви на пресконференция на ESO на 26 юли. [Теория на относителността на Айнщайн е обяснена (Инфографика)]
Астрономите са използвали нови инфрачервени наблюдения от инструментите GRAVITY, SINFONI и NACO на много големия телескоп на ESO в Чили, за да следят звезда, известна като S2, която е част от група бързо движещи се звезди, обикалящи около свръхмасивната черна дупка, разположена на 26 000 светлина -години от Земята.
През май 2018 г. тези астрономи стават свидетели на преминаването на S2 много близо до тази черна дупка. По това време S2 се движеше изключително бързо - 15,5 милиона мили / ч (25 милиона км / час). Сравнявайки измервания на позицията и скоростта, направени от GRAVITY и SINFONI, и предишни измервания, направени от S2, екипът откри, че изкривената светлина от звездата е в съответствие с прогнозите, основани на описанието на общата относителност на това как гравитацията огъва пространството-времето.
Измерванията на S2 ясно показват ефект, известен като червено изместване, заявиха в съобщение служители на ESO.
„Redshift ни казва как гравитацията влияе на фотоните, докато пътуват през Вселената“, Андреа Миа Гез, астроном и професор в катедрата по физика и астрономия в Калифорнийския университет в Лос Анджелис, която не е участвала в това изследване, каза пред Space.com.
Гравитационното поле на свръхмасивната черна дупка простираше светлината, напускаща S2, и промяната на дължината на вълната на светлината от S2 се приравнява с това, което се предвижда от теорията на Айнщайн, според изявлението.
Новите измервания и резултати не са в съответствие с това, което би било предвидено от по-простата нютонова теория на гравитацията, казаха изследователите на пресконференцията. Франк Айзенхауер, старши учен от Института за извънземна физика „Макс Планк“ и главен изследовател на GRAVITY и спектрографа SINFONI, показа ярка графика, подчертаваща това разминаване по време на пресконференцията на ESO - четене на „Айнщайн 1: 0 Нютон“ - предизвиква наздравици публика.
Това е първият път, когато такова отклонение от Нютоновата теория за гравитацията е наблюдавано в звезда около свръхмасивна черна дупка, твърдят изследователите в изявлението, въпреки че това е вторият път, когато те са наблюдавали S2 около черната дупка; те следят системата повече от две десетилетия. Последният път, когато мина, преди 16 години, разделителната способност на измерванията не беше достатъчно добра, за да вземе ефекта на относителността.
Като човешки същества на Земята, ние падаме, изпускаме нещата и не отплуваме от планетата в космоса; от ежедневна гледна точка, ние разбираме гравитацията доста добре. От различните закони на физиката обаче „гравитацията е най-малко изпитана, въпреки че [тя] е тази, която от човешко съществуване разбираме най-добре“, каза Гез. Това ново изследване помага да се втвърди нашето разбиране за гравитацията в по-голям мащаб.
"Да се оправи правото на закона е супер важно", каза Гез. Дори ако нямате правилно или работите с неправилно разбиране на гравитацията - дори и в малък мащаб - тези грешки може да са се натрупали в по-голям мащаб, добави тя.
Тази работа показва как гравитацията действа близо до свръхмасивна черна дупка, като по този начин подобрява разбирането на учените за силата и нейните ефекти, казаха изследователите. "Тук в Слънчевата система можем да тестваме законите на физиката само сега и при определени обстоятелства", казва в изявлението Франсоаз Делпланкке, ръководител на отдела за системно инженерство в ESO и съавтор на новото проучване. "Така че в астрономията е много важно да се провери дали тези закони все още са валидни там, където гравитационните полета са много по-силни."
Астрономите ще продължат да наблюдават и изучават S2 и се надяват скоро да покаже общия ефект на относителността върху малко въртене на орбитата на звездата, докато тя се отдалечава от свръхмасивната черна дупка, казват изследователите.
Резултатите от новите изследвания бяха публикувани онлайн днес (26 юли) в списанието Astronomy & Astrophysics.
