Mnogi su alternativnu teoriju gravitacije sanjali u kadi dok čekaju autobus - ili možda preko lakog napitka ili dva. Ovih je dana moguće isključiti (ili na neki drugi način) svoju teoriju o kućnim ljubimcima predviđajući na papiru što bi se trebalo dogoditi objektu koji tijesno kruži oko crne rupe - a zatim testirati ta predviđanja naspram opažanja S2 i možda drugih zvijezda koje usko kruže oko naše središnja supermasivna crna rupa galaksije - za koju se mislilo da se nalazi kod radijskog izvora Strijelca A *.
S2, svijetla zvijezda spektralne klase B, pažljivo se promatra od 1995. godine, za koje vrijeme je ispunio jednu orbitu crne rupe, s obzirom na to da joj je orbitalno razdoblje kraće od 16 godina. Može se očekivati da se orbitalna dinamika S2 razlikuje od onoga što bi predviđali Keplerovi 3rd zakon i Newtonov zakon gravitacije, za količinu koja je tri reda veće od anomalenog iznosa prikazanog u orbiti Merkura. I u slučajevima Merkura i u S2, ovi prividno anomalan efekti predviđaju Einsteinova teorija opće relativnosti, kao rezultat zakrivljenosti prostora koji je uzrokovao obližnji masivni objekt - Sunce u slučaju Merkura i crna rupa u slučaju S2.
S2 putuje orbitalnom brzinom od oko 5000 kilometara u sekundi - što je gotovo 2% brzine svjetlosti. Smatra se da se na periapsisu (najbližoj točki) njegove orbite nalazi unutar 5 milijardi kilometara od Schwarzschildovog radijusa supermasivne crne rupe, što je granica preko koje svjetlost više ne može pobjeći - i točku za koju bismo mogli lagano smatrati površina crne rupe. Polumasični polumjer crne rupe Schwarzschilda otprilike je udaljenost od Sunca do orbite Merkura - a pri periapsisu S2 je otprilike jednaka udaljenost od crne rupe kao i Pluton od Sunca.
Procjenjuje se da supermasivna crna rupa ima masu od oko četiri milijuna sunčevih masa, što znači da je mogla jesti nekoliko milijuna zvijezda od svog nastanka u ranom svemiru - što znači da se S2 uspio prilijepiti za egzistenciju samo zahvaljujući svojoj nevjerojatnoj orbitalna brzina - zbog čega ona pada naokolo, umjesto da pada u crnu rupu. Za usporedbu, Pluton ostaje u orbiti oko Sunca održavajući laganu orbitalnu brzinu od gotovo 5 kilometara u sekundi.
Detaljni skup podataka S2-ove astrometrijske pozicije (desni uspon i deklinacija) mijenja se s vremenom - i odatle se njegova radijalna brzina izračunata u različitim točkama duž njene orbite - pruža mogućnost testiranja teorijskih predviđanja naspram opažanja.
Na primjer, s ovim podacima moguće je pratiti različite značajke koje nisu keplerijske i ne-Newtonove S2-ove orbite, uključujući:
- učinci opće relativnosti (iz vanjskog referentnog okvira, satovi se polako i duljine smanjuju u jačim gravitacijskim poljima). Ovo su obilježja koja se očekuju iz orbite klasične crne rupe Schwarzschilla;
- moment mase četveropola (način izračunavanja činjenice da gravitacijsko polje nebeskog tijela možda nije okruglo zbog svoje rotacije). Ovo su dodatne značajke koje se očekuju iz orbite crne rupe Kerr - tj. Crne rupe sa okretanjem; i
- tamna tvar (konvencionalna fizika sugerira da bi se galaksija trebala razdvojiti s obzirom na brzinu kojom se okreće - što dovodi do zaključka da je prisutna veća masa nego što je oko).
Ali hej, to je samo jedan od načina tumačenja podataka. Ako želite isprobati neke alternativne teorije - primjerice, recimo Oceanic String Space Theory - dobro, evo vaše šanse.
Daljnje čitanje: Iorio, L. (2010) Dugotrajni klasični i opći relativistički učinci na radijalne brzine zvijezda koje kruže oko Sgr A *.
