VLT заглянув до ядра Чумацького Шляху. Він знайшов ще одне підтвердження теорії Ейнштейна

Спостереження, зроблені телескопом VLT Європейської Південної Обсерваторії вперше, показали, що зірка, що обертається навколо надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху, рухається тривалий час, як це було передбачено загальною теорією відносності Ейнштейна. Результат — наслідок тривалих досліджень, які завдяки вдосконаленню приладів спостереження дозволили нам протягом майже 30 років отримувати нові знання про умови в непривітному центрі нашої галактики.

Як показано точними спостереженнями за допомогою обсерваторії VLT (Very Large Telescope) на чилійському Параналі Серро, орбіта гусеничної зірки, що обертається навколо надмасової чорної діри в центрі Чумацького шляху, малює форму розетки, а не еліпс, передбачений теорією тяжіння Ньютона. "Загальна теорія відносності Ейнштейна передбачає, що пов'язані орбіти одного об'єкта навколо іншого не закриті, як стверджує гравітація Ньютона, але підлягають спаду вперед в площині руху — цей відомий ефект, вперше спостеріганий на орбіті планети Меркурій навколо Сонця, був Перші докази на користь загальної відносності ", — пояснює Рейнхард Гензель, директор Інституту фізики позаземної фізики Макса Планка у Гарчінгу (Німеччина), архітектор 30-річної програми, яка призвела до результату." Через сто років ми знайшли той самий ефект в русі зірки навколо компактного радіо джерела Стрілець А * в центрі Чумацького Шляху. Цей наглядовий прорив посилює докази того, що Стрілець А * повинен бути надмасивною чорною дірою масою 4 мільйони сонячних мас », — каже вчений.

На відстані 26 000 світлових років від Сонця знаходиться Стрілець А * та навколо нього щільна зоряна скупчення, що забезпечує унікальне середовище для фізичного випробування для інакше недоступних надзвичайних діапазонів сили тяжіння. Одна із зірок, S2, рухається до надмасивної чорної діри менше ніж на 20 мільярдів кілометрів (майже в 120 разів більше відстані між Землею та Сонцем), що робить її однією з найближчих зірок, виявлених на орбіті навколо масивного гіганта.

При найближчому підході до чорної діри S2 пролітає через простір майже на три відсотки від швидкості світла, б'ючи всю орбіту раз на 16 років. "Прослідковуючи зірку на її орбіті протягом двох з половиною десятиліть, наші унікальні вимірювання чітко виявили прецесію Шварцшильда в траєкторії руху S2 навколо об'єкта Стрільця A *", — говорить Стефан Гіллессен з MPE, який керував аналізом вимірювань, опублікованим у журналі Астрономія та астрофізика.

Більшість зірок і планет мають некруглі орбіти, і з цієї причини вони віддаляються ближче і далі від об'єкта, навколо якого вони обертаються. Орбіта S2 переробляється, що означає, що місце її найближчої точки відносно надмасивної чорної діри змінюється з кожним коліном, тому наступна орбіта повертається відносно попередньої, створюючи форму розетки з декількома проходами. Загальна теорія відносності дозволяє точно передбачити, наскільки змінюється орбіта, і останні вимірювання з описаного дослідження точно відповідають теорії. Цей ефект, відомий як прецесія Шварцшильда, ніколи раніше не спостерігався за зіркою, що рухалася навколо надмасивної чорної діри.

Дослідження за допомогою телескопа VLT ESO також допомагають вченим дізнатися про довкілля надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики. "Оскільки вимірювання S2 так добре узгоджуються із загальною відносністю, ми можемо встановити сильні межі щодо того, скільки невидимих ​​матеріалів, таких як темна речовина чи потенційні менші чорні діри, виникає навколо Стрільця A *. Це викликає великий інтерес до розуміння утворення та еволюції надмасивних чорних дір ", — пояснюють Гай Перрін та Карін Перро, французькі вчені проекту.

Отриманий результат — це кульмінація 27-річного спостереження за зіркою S2, проведеного протягом більшої частини цього часу армадою приладів на телескопі VLT, розташованому в пустелі Атакама в Чилі. Кількість балів із спостережними даними, що вказують на положення та швидкість зірок, підтверджує точність та точність нових тестів: команда виконала понад 330 вимірювань за допомогою інструментів GRAVITY, SINFONI та NACO. Оскільки зірка S2 над орбітою навколо надмасивної чорної діри займає роки, відстеження було вирішальним протягом майже трьох десятиліть для розкриття тонкощів її орбітального руху.

Дослідження проводилось міжнародною командою під керівництвом Франка Айзенхауера з MPE, з колегами з Франції, Португалії, Німеччини та ESO. Вчені створили проект співпраці GRAVITY, названий на честь інструментів, розроблений для інтерферометра VLT, поєднуючи світло від чотирьох 8-метрових телескопів VLT в один супертелескоп (з роздільною здатністю, що відповідає телескопу діаметром 130 метрів). Ця ж команда оголосила у 2018 році ще один ефект, передбачений загальною відносністю: було визнано, що світло від S2 поширюється на більш довгі хвилі, коли об’єкт проходить поблизу Стрільця A *. "Наш попередній результат показав, що світло, випромінюване зіркою, відчуває загальну відносність. Зараз ми показали, що сама зірка також відчуває наслідки загальної теорії та відносності », — сказав Пауло Гарсія, науковий співробітник Португальського центру астрофізики та гравітації, один з головних вчених проекту GRAVITY.

Дослідники припускають, що завдяки майбутньому Екстремальному великому телескопу, побудованому ESO, вони зможуть побачити набагато слабкіші зірки, що орбітують ще ближче до надмасивної чорної діри. "Якщо нам пощастить, ми можемо випробовувати зірки достатньо близько, щоб відчути крутіння чорної діри", — говорить Андреас Екарт з Кельнського університету, іншого з головних вчених проекту. Це означало б, що астрономи зможуть виміряти дві величини, віджимання та масу, які характеризують об’єкт Стрільця A *, та визначити простір та час навколо нього. "Це був би зовсім інший рівень випробувальної відносності", — сказав Екарт.

Джерело: Європейська південна обсерваторія

Facebook Comments