teleskop ESO widzi gwiazdy tańczą wokół czarnej dziury, dowodzi Einsteina prawo

„Einsteina General Relativity przewiduje, że bound orbity jednego obiektu wokół innego nie są zamknięte, jak w newtonowskiej grawitacji, ale precess przodu w płaszczyźnie ruchu. Ten słynny efekt, pierwszy zaobserwowany w orbicie Merkurego wokół Słońca, był pierwsze dowody na rzecz Ogólnej Teorii względności. Sto lat później mamy teraz wykryto ten sam efekt w ruchu gwiazdy orbitującej kompaktowego źródła radiowego Sagittarius a * w centrum Drogi Mlecznej. Ten obserwacyjny przełom wzmacnia dowody, że Sagittarius a * musi być supermasywnej czarnej dziury o 4 miliony razy większej od masy Słońca „, mówi Reinhard Genzel, dyrektor Instytutu Maxa Plancka Fizyki Pozaziemskiej (MPE) w Garching, Niemcy i architekta 30-letniej program, który doprowadziło to do tego wyniku.

Znajduje się 26.000 lat świetlnych od Słońca, Strzelec A * i gęstej gromadzie gwiazd wokół niego zapewnić wyjątkową laboratorium do testowania fizyki w inny sposób niezbadany i skrajnego reżimu grawitacji. Jednym z tych gwiazd, S2, przesuwa się w kierunku czarnej dziury do najbliższej odległości mniejszej niż 20 miliardów kilometrów (sto dwadzieścia razy odległość między Słońcem a Ziemią), co czyni go jednym z najbliższych gwiazd kiedykolwiek znaleziono na orbicie masywny gigant. Na jego największego zbliżenia do czarnej dziury, S2 pędzących przez przestrzeń na prawie trzy procent prędkości światła, ukończenie orbitę raz na 16 lat. „Po wykonaniu gwiazdę na swojej orbicie przez ponad dwie i pół dekady, nasze pomiary wykwintne solidnie wykryć S2 za Schwarzschilda precesji na swojej drodze wokół Sagittarius A *”, mówi Stefan Gillessen z MPE, który prowadził analizę pomiarów opublikowanego dzisiaj w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Większość gwiazd i planety mają zakaz orbitę kołową, a zatem przenieść bliżej i dalej od obiektu są obracającego się dookoła. precesuje orbit S2, co oznacza, że ​​położenie swojego najbliższego punktu do czarnej dziury zmienia się z każdym po kolei, tak że następny orbita jest obrócona w stosunku do poprzedniej, tworząc kształt rozety. General Relativity zapewnia precyzyjne przewidywanie ile jej zmiany orbit oraz najnowsze pomiary z tego badania dokładnie dopasować teorię. Efekt ten, znany jako Schwarzschilda precesji, nigdy wcześniej nie została zmierzona dla gwiazdy wokół czarnej dziury.

W badaniu z VLT ESO pomaga naukowcom dowiedzieć się więcej o sąsiedztwie czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. „Ponieważ pomiary S2 śledzić ogólnej teorii względności tak dobrze, możemy ustawić rygorystyczne limity na ile niewidzialnego materiału, takiego jak rozproszonej materii ciemnej lub ewentualnych mniejszych czarnych dziur jest obecna wokół Sagittarius A *. To jest bardzo interesujące dla zrozumienia powstawania i ewolucja czarnych dziur „, mówi Guy Perrin i Karine Perraut francuski naukowcom prowadzenie projektu.

Wynik ten jest zwieńczeniem 27 lat obserwacji gwiazdy S2 użyciu, przez większą część tego czasu flota instrumentów na VLT ESO, położone na Pustyni Atacama w Chile. Liczba punktów danych zaznaczonych pozycji i prędkości atesty gwiazdy do rzetelności i dokładności nowych badań: Zespół dokonał ponad 330 pomiarów w sumie za pomocą grawitacji, SINFONI i NACO instrumentów. Ponieważ S2 trwa rok na orbicie czarną dziurę, to był kluczowy śledzić gwiazdę przez blisko trzy dekady, aby rozwikłać zawiłości jej ruchu orbitalnego.

Badanie zostało przeprowadzone przez międzynarodowy zespół kierowany przez Franka Eisenhauer MPE ze współpracownikami z Francji, Portugalii, Niemiec i ESO. Make zespołowa współpracy grawitacji, nazwana instrumentu one opracowane dla VLT Interferometer, który łączy w świetle wszystkich czterech 8-metrowych teleskopów VLT w super teleskop (o równoważnej rozdzielczości do teleskopu 130 metrów średnicy ). Przycisk [sam zespół zgłaszane w 2018], inny efekt przewidywaniami Ogólnej Teorii Względności: ujrzeli światło otrzymane od S2 rozciągnięciu do dłuższych falach jak gwiazda przeszła blisko Sagittarius A *. „Wykazały Nasz poprzedni wynik, że światło emitowane przez gwiazdy doświadcza General Relativity. Teraz wykazaliśmy, że sama gwiazda odczuwa skutki ogólnej teorii względności”, mówi Paulo Garcia, badacz z Centrum Portugalii Astrofizyki i grawitacji i jednym z ołowiu naukowcy projektu grawitacji.

Z nadchodzącego ESO Bardzo Dużego Teleskopu, zespół uważa, że ​​byliby w stanie zobaczyć znacznie słabsze gwiazdek orbicie jeszcze bliżej do czarnej dziury. „Jeśli mamy szczęście, możemy uchwycić gwiazdkowych na tyle blisko, że rzeczywiście poczuć obrót, spin, czarnej dziury”, mówi Andreas Eckart z Uniwersytetu w Kolonii, inny z głównych naukowców projektu. Oznaczałoby to, astronomowie będą mogli zmierzyć dwie wielkości, spin i masy, które charakteryzują Sagittarius A * i określić czas i przestrzeń wokół niego. „To byłoby znowu zupełnie inny poziom testowania teorii względności”, mówi Eckart.