A kutatók először a csillagversenyt figyelték meg a Tejút közepén levő szupermasszív fekete lyuk felett, ellenőrizve, hogy mozgása az általános relativitáselmélet hatásait mutatja be, amint azt Albert Einstein megjósolta.
A Tejút csillagai keringnek egy Nyilas A * nevű, óriási fekete lyukba, amely a Földről nézve általában csendes, kivéve az esetleges tárgy kivágását, amely túl közel esik. A fekete lyuk tömege 4 millió szorosa a napnak, és a galaxisunk legerősebb gravitációs mezőjét ábrázolja, így - és egy kis csillagcsoport nagy sebességgel keringve - tökéletes bebizonyítási alapot jelent az Einstein elmélete által előre jelzett szélsőséges hatásokhoz. általános relativitáselmélet.
A kutatók 26 évig az Európai Déli Megfigyelő Intézet (ESO) műszereivel figyelik a Tejút központját. "A galaktikus központ volt a gravitáció tesztelésének laboratóriuma" - mondta Odele Straub, a Párizsi Obszervatórium asztrofizikusa és az új tanulmány társszerzője az ESO sajtótájékoztatón július 26-án. [Einstein relativitáselmélete magyarázva (infographic)]
A csillagászok új infravörös megfigyeléseket használtak a GRAVITY, SINFONI és NACO műszerekről az ESO chilei Nagyméretű Teleszkópján az S2 néven ismert csillag követésére, amely egy gyorsan mozgó csillagok csoportjába tartozik, amelyek a szupermasszív fekete lyuk körül keringnek, és 26 000 fényt helyeznek el. évek a Földről.
2018 májusában ezek a csillagászok szemtanúja voltak az S2 áthaladásának a fekete lyuk közelében. Abban az időben az S2 rendkívül gyorsan haladt - 15,5 millió mph (25 millió km / h). A GRAVITY és a SINFONI által elvégzett helyzet- és sebességmérések, valamint az S2 korábbi méréseinek összehasonlításával a csoport megállapította, hogy a csillagból származó megvetemedett fény összhangban van azokkal a előrejelzésekkel, amelyek az általános relativitáselméleti leírás alapján készültek, ahogy a gravitáció meghajlik a tér-idő.
Az S2 mérése egyértelműen azt jelzi, hogy a vöröseltolódás néven ismert - az ESO tisztviselői nyilatkozatukban.
"A Redshift elmondja nekünk, hogy a gravitáció hogyan hat a fotonokra, miközben az univerzumon haladnak." Andrea Mia Ghez, a csillagász és a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem Fizikai és Csillagászati Tanszékének professzora, aki nem vett részt ebben a kutatásban., mondta a Space.com.
A szupermasszív fekete lyuk gravitációs mezője megnyújtotta az S2-t elhagyó fényt, és az S2-ből származó fény hullámhosszának változása összhangban áll azzal, amit az állítás szerint Einstein elmélete megjósol.
Az új mérések és eredmények nem értenek egyet azzal, amit az egyszerűbb, newtoni gravitációs elmélet fog előre jelezni - mondta a kutatók a sajtótájékoztatón. Frank Eisenhauer, a Max Plank Földönkívüli Fizika Intézet vezető tudományos munkatársa, a GRAVITY és a SINFONI spektrográfia fő kutatója élénk grafikát mutatott rá, kiemelve ezt az eltérést az ESO sajtótájékoztatón - az "Einstein 1: 0 Newton" olvasásakor -, és felidézve a közönség.
A kutatók nyilatkozata szerint ez az első alkalom, amikor a newtoni gravitációs elmélettől eltérést tapasztalnak egy szupermasszív fekete lyuk körül lévő csillagban, bár a második alkalommal észlelték az S2-t a fekete lyuk körül; több mint két évtizeden keresztül követik a rendszert. Legutóbb, 16 évvel ezelőtt, a mérések felbontása nem volt elég jó ahhoz, hogy felvegye a relativitáselmélet hatásait.
Mint emberek a Földön, esünk, eldobunk a dolgokat, és nem bolygónk lebeg az űrbe; mindennapi szempontból megértjük a gravitációt nagyon jól. A fizika különféle törvényei szerint azonban "a gravitációt teszik a legkevésbé tesztelték, bár ezt a legjobban megértjük az emberi létezésből" - mondta Ghez. Ez az új kutatás elősegíti a gravitáció megértésének szélesebb körű megértését.
"Rendkívül fontos ennek a törvénynek a megszerzése" - mondta Ghez. Még ha nincs is helyes, vagy ha a gravitáció helytelen megértésével dolgozik - még kis léptékben is -, ezek a hibák nagyobb léptékben halmozódtak fel - tette hozzá.
Ez a munka megmutatja, hogy a gravitáció hogyan hat egy szupermasszív fekete lyuk közelében, javítva ezzel a tudósok megértését az erőről és annak hatásáról - mondta a kutatók. "Itt, a naprendszerben, csak a fizikai törvényeket tesztelhetjük most és bizonyos körülmények között" - mondta Françoise Delplancke, az ESO rendszermérnöki osztályának vezetője és az új tanulmány társszerzője. "Tehát a csillagászatban nagyon fontos azt is ellenőrizni, hogy azok a törvények továbbra is érvényesek-e, ahol a gravitációs mezők sokkal erősebbek."
A csillagászok továbbra is megfigyelik és tanulmányozzák az S2-t, és remélik, hogy hamarosan megmutatják az általános relativitáselmélet hatását a csillag pályájának kis forgására, amikor az elúszik a szupermasszív fekete lyuktól - mondta a kutatók.
Az új kutatás eredményeit ma (július 26-án) online közzétették az Astronomy & Astrophysics folyóiratban.
