Resultatet af analysen af data i 26 års astronomiske observationer var den officielle bekræftelse af den forudsagte af den generelle relativitetsteori for det særegne ved bevægelsen af en stjerne i det stærke tyngdefelt i et supermassivt sort hul i midten af Mælkevejen. Dette rapporteres i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Astronomy & Astrophysics.
Formålet med forskning for forskere i alle disse år har været stjernen S2, der ligger ved siden af det supermassive sorte hul Skytten A *, der ligger i det galaktiske centrum af Mælkevejen. Det sorte hul har en masse fire millioner gange solens masse og er placeret 26 tusind lysår fra Jorden. Selve S2-stjernen, der hører til spektraltype B, er en af de mest studerede stjerner, der tilhører S-klyngen, en gruppe af hurtige bevægelser, der blev opdaget i 2002.
”Dette er kun den anden tilgang mellem S2 og et sort hul, som vi har været i stand til at spore. På den anden side er instrumentnøjagtigheden forbedret markant i løbet af de sidste ti år, hvilket gør det muligt at spore dette møde i ultrahøj opløsning. Vi har forberedt os nøje på denne begivenhed i flere år, fordi den giver os mulighed for at teste i praksis det særegne ved relativistiske effekter,”sagde Reinhard Gentzel fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching (Tyskland).
Det sorte hul er omgivet af flere dusin stjerner og flere store gasskyer, som med jævne mellemrum nærmer sig det i en farlig afstand. I henhold til Einsteins generelle relativitetsteori vil disse møder og de relativistiske effekter, der er forbundet med dem, have en særlig effekt på stjernens bane og forskyde dets pericenter. Og forskere var i stand til at bekræfte dette i praksis.
I 2003 nærmede stjernen sig det sorte hul i en farlig afstand, hvilket for første gang gjorde det muligt for astrofysikere at spore, om dens bane ændrede sig under påvirkning af det sorte huls tyngdekraft. Den næste tilnærmelse af stjernen til Skytten A * fandt sted først i maj i år, hvor forskerne har forberedt sig i meget lang tid og omhyggeligt. Begivenheden blev efterfulgt af flere af verdens førende teleskoper.
Hubble, VLT og andre store jordobservatorier er begyndt at foretage næsten konstante observationer af S2 siden april i år ved hjælp af SINFONI-, GRAVITY- og NACO-instrumenter, der opererer i det infrarøde og nær infrarøde spektrum.
De kritiske var de data, der blev indsamlet i maj 2018, da stjernen nærmet sig det sorte hul mindre end 20 milliarder kilometer væk. Virkningen af interaktion mellem det sorte hul og stjernen var så stærk, at det sorte hul accelererede sidstnævnte hastighed til 25 millioner kilometer i timen (næsten 3 procent af lysets hastighed).
Salgsfremmende video:
Forskere bemærker, at interaktionen især manifesterede sig i en skarp ændring i stjernens farve under påvirkning af den såkaldte gravitationsrødskift - "strækning" af elektromagnetiske bølger, når de ramte et område med et stærkt tyngdefelt. I tilfælde af S2 "stjernen" mærkbart "rød", da den nærmet sig Skytten A *, hvorefter den efter et stykke tid fik sin sædvanlige farve. Styrken af denne effekt, som vist ved VLT-observationer, var fuldt ud i overensstemmelse med, hvad relativitetsteorien og det tilhørende fænomen med tyngdepunktudvidelse forudsagde.
”Vores første observationer af S2 med GRAVITY-instrumentet begyndte for ca. to år siden. Selv da identificerede vi en klar rødskifteffekt forbundet med et sort hul, som igen bekræftede Einsteins generelle relativitetsteori,”siger astrofysiker Frank Eisenhower, der arbejder med GRAVITY og SINFONI spektrografer.
"Under vores nærmeste tilgang bemærkede vi endda en svag glød omkring det sorte hul i de fleste af billederne, som gjorde det muligt for os at følge nøje med stjernens bane og til sidst være vidne til S2s gravitationsrødskift."
Tilsvarende har forskere bekræftet, at S2's bevægelse afviger fra dens sædvanlige Newtonske bane med det beløb, der blev beregnet ved hjælp af Einsteins beregninger. Begge, ifølge Genzel og hans team, beviser endnu en gang, at Einstein har ret i at beskrive, hvordan stoffet i rumtid og hele universet opfører sig.
Forskerne siger, at de nu har et naturligt laboratorium til undersøgelse af supermassive sorte huller og relativistiske effekter.
Nikolay Khizhnyak