Pentru prima dată, cercetătorii au urmărit o cursă de stele dincolo de gaura neagră super-masivă din inima Căii Lactee, verificând că mișcarea ei arăta efectele relativității generale, așa cum a prezis Albert Einstein.
Stelele de pe Calea Lactee orbitează o gaură neagră gargantuană numită Săgetătorul A *, care este în general liniștită, privită de pe Pământ, cu excepția faptului că se desprinde obiectul ocazional care se aventurează prea aproape. Masa găurii negre este de 4 milioane de ori mai mare decât cea a soarelui și prezintă cel mai puternic câmp gravitațional al galaxiei noastre, făcând-o și un grup mic de stele care o orbitează la viteză mare - un teren doveditor perfect pentru efectele extreme prezise de teoria lui Einstein despre relativitate generală.
De 26 de ani, cercetătorii au observat centrul Căii Lactee folosind instrumente de la Observatorul European Sud (ESO). "Centrul galactic a fost laboratorul nostru pentru testarea gravitației", a declarat Odele Straub, astrofizician la Observatorul de la Paris și coautor al noului studiu, la o conferință de presă a ESO pe 26 iulie. [Teoria relativității explicate a lui Einstein (Infographic)]
Astronomii au folosit noi observații în infraroșu de la instrumentele GRAVITY, SINFONI și NACO de pe telescopul foarte mare al ESO din Chile pentru a urmări o stea, cunoscută sub numele de S2, care face parte dintr-un grup de stele cu mișcare rapidă care orbitează gaura neagră supermasivă, situată la 26.000 de lumini -de ani de pe Pamant.
În mai 2018, acești astronomi au fost martorii trecerii S2 foarte aproape de această gaură neagră. La vremea respectivă, S2 se deplasa extrem de rapid - 15,5 milioane km / h (25 milioane km / h). Prin compararea măsurătorilor de poziție și viteză luate de GRAVITY și SINFONI și măsurătorile anterioare făcute de S2, echipa a descoperit că lumina deformată de la stea era în concordanță cu predicțiile bazate pe descrierea relativității generale despre modul în care gravitația se îndoaie spațiul-timp.
Măsurătorile S2 arată clar un efect cunoscut sub numele de redshift, au declarat oficialii ESO într-un comunicat.
"Redshift ne spune cum afectează gravitația fotonilor în timp ce călătoresc prin univers", Andrea Mia Ghez, astronom și profesor la Departamentul de Fizică și Astronomie din cadrul Universității din California, Los Angeles, care nu a fost implicat în această cercetare, a declarat pentru Space.com.
Câmpul gravitațional al găurii negre supermasive a întins lumina părăsind S2, iar schimbarea lungimii de undă a luminii de la S2 se aliniază cu ceea ce este prevăzut de teoria lui Einstein, potrivit afirmației.
Noile măsurători și rezultatele nu sunt de acord cu ceea ce ar fi prezis de teoria mai simplă, newtoniană a gravitației, au spus cercetătorii în conferința de presă. Frank Eisenhauer, om de știință la personalul superior al Institutului Max Plank pentru fizică extraterestră și investigator principal pentru GRAVITY și spectrofograma SINFONI, a arătat un grafic viu care evidențiază această divergență la conferința de presă a ESO - citind „Einstein 1: 0 Newton” - obținând aplauze din public.
Este pentru prima dată când o astfel de abatere de la teoria gravitei newtoniene a fost observată într-o stea din jurul unei găuri negre supermasive, au spus cercetătorii în declarație, deși a fost a doua oară când au observat S2 în jurul găurii negre; urmăresc sistemul de mai bine de două decenii. Ultima dată când a trecut, acum 16 ani, rezoluția măsurătorilor nu a fost suficient de bună pentru a ridica efectele relativității.
Ca ființe umane pe Pământ, cădem, abandonăm lucrurile și nu plutim de pe planetă în spațiu; dintr-o perspectivă cotidiană, înțelegem gravitatea destul de bine. Cu toate acestea, dintre diferitele legi ale fizicii, „gravitația este cea mai puțin testată, deși [este] cea pe care o înțelegem dintr-o existență umană cel mai bun”, a spus Ghez. Această nouă cercetare ajută la consolidarea înțelegerii noastre despre gravitate la scară mai mare.
„Obținerea acestei legi este foarte importantă”, a spus Ghez. Chiar dacă nu o aveți corect sau lucrați cu o înțelegere greșită a gravitației - chiar și la scară mică - s-ar putea să se fi acumulat aceste greșeli pe o scară mai mare, a adăugat ea.
Acest lucru arată modul în care gravitația acționează în apropierea unei găuri negre super-masive, îmbunătățind astfel înțelegerea oamenilor de știință despre forță și efectele acesteia, au spus cercetătorii. "Aici, în sistemul solar, putem testa doar legile fizicii acum și în anumite circumstanțe", a declarat Françoise Delplancke, șefa departamentului de inginerie a sistemului de la ESO și co-autor al noului studiu. "Deci este foarte important în astronomie să verificăm, de asemenea, că acele legi sunt încă valabile acolo unde câmpurile gravitaționale sunt mult mai puternice."
Astronomii vor continua să observe și să studieze S2 și speră să arate în curând efectul relativității generale asupra unei mici rotații a orbitei stelei, în timp ce se deplasează departe de gaura neagră supermasivă, au spus cercetătorii.
Rezultatele noii cercetări au fost publicate online astăzi (26 iulie) în revista Astronomy & Astrophysics.
