Po prvi put ikad istraživači su promatrali utrku zvijezda pokraj supermasivne crne rupe u srcu Mliječnog puta, potvrdivši da njeno kretanje pokazuje učinke opće relativnosti, kako je predvidio Albert Einstein.
Zvijezde Mliječnog puta kruže oko gromoglasne crne rupe pod nazivom Strijelac A *, koja je uglavnom mirna ako se gleda sa Zemlje, osim što razdvajaju povremene objekte koji se preblizu. Masa crne rupe je 4 milijuna puta veća od sunčeve i ona pokazuje najjače gravitacijsko polje naše galaksije, što ju čini - i malom skupinom zvijezda koje kruže oko nje velikom brzinom - savršenim dokazom za ekstremne efekte koje predviđa Einsteinova teorija o opća relativnost.
26 godina istraživači promatraju središte Mliječnog puta pomoću instrumenata iz Europskog južnog opservatorija (ESO). "Galaktički centar bio je naš laboratorij za testiranje gravitacije", rekla je Odele Straub, astrofizičarka iz Pariskog opservatorija i koautorica nove studije na konferenciji za novinare ESO-a 26. srpnja. [Einstein's Theory of Relativity Explained (Infographic)]
Astronomi su koristili nova infracrvena promatranja s GRAVITY, SINFONI i NACO instrumenata na ESO-ovom vrlo velikom teleskopu u Čileu da bi pratili zvijezdu, poznatu kao S2, koja je dio skupine brzorastućih zvijezda koje orbitiraju oko supermasivne crne rupe, smještene 26 000 svjetla -godine sa Zemlje.
U svibnju 2018. ovi su astronomi bili svjedoci prolaska S2 vrlo blizu ove crne rupe. U to se vrijeme S2 kretao iznimno brzo - 15,5 milijuna mph (25 milijuna km / h). Uspoređujući mjerenja položaja i brzine koje su izvršili GRAVITY i SINFONI i prethodna mjerenja S2, tim je utvrdio da je izvijena svjetlost zvijezde u skladu s predviđanjima koja su utemeljena na opisu opće relativnosti kako gravitacija savija prostor-vrijeme.
Mjerenja S2 jasno pokazuju učinak poznat kao crveni pomak, rekli su zvaničnici ESO-a u izjavi.
"Redshift nam govori kako gravitacija utječe na fotone dok putuju svemirom", Andrea Mia Ghez, astronom i profesorica na Odjelu za fiziku i astronomiju na Kalifornijskom sveučilištu u Los Angelesu koja nije bila uključena u ovo istraživanje, rekao za Space.com.
Gravitacijsko polje supermasivne crne rupe protezalo je svjetlost napuštajući S2, a promjena valne duljine svjetlosti iz S2 usklađuje se s onim što predviđa Einsteinova teorija, navodi se u priopćenju.
Nova mjerenja i rezultati ne slažu se s onim što bi predviđala jednostavnija, newtonska teorija gravitacije, istakli su istraživači na konferenciji za novinare. Frank Eisenhauer, stariji znanstvenik Instituta Max Plank za izvanzemaljsku fiziku i glavni istraživač GRAVITY-a i spektrografa SINFONI, pokazao je živopisan graf koji naglašava tu divergenciju na konferenciji za novinare ESO-a - čitajući "Einstein 1: 0 Newton" - privlačenje navijača publika.
Ovo je prvi put da je takvo odstupanje od newtonske teorije gravitacije primijećeno u zvijezdi oko supermasivne crne rupe, naveli su istraživači u izjavi, iako je to bilo drugi put da su opazili S2 oko crne rupe; oni su sustav pratili više od dva desetljeća. Posljednji put, prije 16 godina, razlučivost mjerenja nije bila dovoljno dobra da pokupi efekte relativnosti.
Kao ljudska bića na Zemlji, padamo, bacamo stvari i ne lebdimo s planete u svemir; iz svakodnevne perspektive, gravitaciju razumijemo vrlo dobro. Međutim, od različitih zakona fizike "gravitacija je najmanje testirana, iako je [ljudska] mi iz ljudskog postojanja najbolja", rekao je Ghez. Ovo novo istraživanje pomaže u većoj mjeri učvrstiti naše razumijevanje gravitacije.
"Ispraviti ovaj zakon je vrlo važno", rekao je Ghez. Čak i ako nemate to ispravno ili radite s pogrešnim razumijevanjem gravitacije - čak iu malom razmjeru - te se greške mogu nakupiti u većem razmjeru, dodala je.
Ovaj rad pokazuje kako gravitacija djeluje u blizini supermasivne crne rupe, poboljšavajući tako znanstvenike da razumiju silu i njene učinke, rekli su istraživači. "Ovdje u Sunčevom sustavu možemo samo testirati zakone fizike sada i pod određenim okolnostima", kaže u izjavi Françoise Delplancke, voditeljica odjela za sistemski inženjering u ESO i koautorica nove studije. "Stoga je u astronomiji vrlo važno provjeriti da li ti zakoni i dalje vrijede tamo gdje su gravitacijska polja jako jača."
Astronomi će nastaviti promatrati i proučavati S2 i nadaju se da će uskoro pokazati učinak opće relativnosti na malu rotaciju zvijezde orbite dok putuje dalje od supermasivne crne rupe, rekli su istraživači.
Rezultati novog istraživanja objavljeni su danas (26. srpnja) na mreži u časopisu Astronomy & Astrophysics.
