«Танец» звезды вокруг черной дыры свидетельствует о гениальности Эйнштейна
Шаткий танец звезды, кружащейся на высокой скорости вокруг сверхмассивной черной дыры нашей галактики, еще раз доказывает правоту Эйнштейна.
Наблюдения, сделанные с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) ESO, впервые выявили совершенное согласие между движением звезды, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, и предсказания из теории общей теории относительности Эйнштейна. Его орбита имеет вид розетки, а не эллипса, как предсказывает теория тяготения Ньютона.
Этот эффект, получивший название прецессии Шварцшильда, еще никогда не измерялся для звезды, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры. "Галактический центр" в настоящее время предоставляет лучшую "лабораторию" для тестирования общей относительности, пишут авторы, опубликованные в журнале "Astronomy & Astrophysics".
Что такое прецессия Шварцшильда?
В центре Млечного Пути, примерно в 26 000 световых лет от Земли, находится сверхмассивная черная дыра, в четыре миллиона раз более массивная, чем Солнце, окруженная миллионами звезд, летящих со всей скоростью. S2, также называемый S0-2, является одной из ближайших звезд к этой черной дыре.
Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) наблюдали S2 в течение 27 лет, регулярно принимая точные измерения положения и скорости, когда она мчится вокруг галактического центра. Наблюдая, как звезда завершает почти две полные орбиты (каждая полная орбита длится около 16 лет), исследователи пришли к выводу, что звезда не следует фиксированной эллиптической орбите, как предсказывает теория гравитации Исаака Ньютона, а вместо этого “танцует” вокруг черной дыры по рисунку, похожему на розетку, нарисованную спирографом.
Этот тип орбиты, где ближайшая точка подхода к звезде тонко перемещается вокруг черной дыры на каждой орбите, известен как прецессия Шварцшильда. Именно эта "шаткая прецессия" (или движение вперед) была предсказана Эйнштейном более 100 лет назад, чтобы описать эффекты бесконечно малого объекта, вращающегося вокруг необычайно массивного объекта, который недавно наблюдали исследователи.
"Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что связанные орбиты одного объекта вокруг другого не замкнуты, как в ньютоновской гравитации, а направлены вперед в плоскости движения", - объясняет немецкий астрофизик Райнхард Генцель. "Этот знаменитый эффект - впервые увидевший свет на орбите планеты Меркурий вокруг Солнца - стал первым доказательством в пользу теории относительности. Сто лет спустя мы обнаружили такой же эффект при движении звезды, вращающейся вокруг черной дыры в центре Млечного Пути."
На пути к еще более точным измерениям
Помимо того, что еще раз продемонстрировал гениальность Эйнштейна, это исследование также может привести к более точным расчетам типов и количеств вещества, расположенных вблизи галактического центра.
"Поскольку измерения S2 так хорошо следуют теории относительности, мы можем установить строгие ограничения на количество невидимой материи, например, распределенной темной материи", - говорит Ги Перрен (Guy Perrin) из Парижской обсерватории. Это представляет большой интерес для понимания формирования и эволюции сверхмассивных черных дыр".
Кроме того, давайте не будем забывать о гигантском европейском телескопе ESO (ELT), который, как ожидается, будет введен в эксплуатацию в 2024 году. Прибор должен позволить нам пойти еще дальше, наблюдая за звездами, движущимися еще ближе к черной дыре, чем S2.