ESO telescópio vê dança estrela em torno buraco negro supermassivo, prova Einstein direita

"Relatividade Geral de Einstein prediz que as órbitas encadernados de um objeto em torno de outro não são fechados, como em newtoniana da gravidade, mas precess frente no plano de movimento. Este efeito famoso, visto pela primeira vez na órbita do planeta Mercúrio em torno do Sol, foi o primeira evidência em favor da Relatividade Geral. Cem anos depois temos agora detectado o mesmo efeito no movimento de uma estrela que orbita a fonte de rádio compacto Sagittarius a * no centro da Via Láctea. Esta descoberta observação reforça a evidência de que Sagittarius a * deve ser um buraco negro supermassivo de 4 milhões de vezes a massa do Sol ", diz Reinhard Genzel, diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha e o arquiteto do 30-year-long programa que levou a este resultado.

Localizado 26.000 anos-luz do Sol, Sagitário A * e o conjunto denso de estrelas em torno dela proporcionar um laboratório único para testar física em um regime de outra forma inexplorado e extrema da gravidade. Uma dessas estrelas, S2, varreduras em direção ao buraco negro supermassivo a uma distância mais próxima menos de 20 bilhões de quilômetros (cento e vinte vezes a distância entre o Sol ea Terra), tornando-se uma das estrelas mais próximas já encontrado em cerca de órbita o gigante maciça. Na sua abordagem mais próxima do buraco negro, S2 é arremessado através do espaço em quase três por cento da velocidade da luz, completando uma órbita a cada 16 anos. "Depois de seguir a estrela em sua órbita por mais de duas décadas e meia, nossas medições requintados robustamente detectar precessão Schwarzschild do S2 em seu caminho em torno de Sagitário A *", diz Stefan Gillessen do MPE, que conduziu a análise das medidas publicada hoje no a revista Astronomy & Astrophysics.

A maioria das estrelas e planetas têm uma órbita não circular e, portanto, se aproximar e mais longe o objeto que eles estão girando ao redor. precessa órbita da S2, o que significa que a localização do seu ponto mais próximo do buraco negro supermassivo muda a cada vez, de modo que a próxima órbita é girado em relação ao anterior, criando uma forma de roseta. Relatividade Geral fornece uma previsão precisa do quanto suas mudanças de órbita e as últimas medições desta pesquisa corresponder exatamente a teoria. Este efeito, conhecido como precessão Schwarzschild, nunca antes tinha sido medido para uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo.

O estudo com VLT do ESO também ajuda os cientistas a aprender mais sobre a vizinhança do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. "Porque as medições S2 siga Relatividade Geral tão bem, podemos estabelecer limites rigorosos sobre o material quanto invisível, como a matéria escura distribuída ou possíveis buracos negros menores, está presente em torno de Sagitário A *. Isto é de grande interesse para a compreensão da formação e evolução dos buracos negros supermassivos ", diz Guy Perrin e Karine Perraut, a liderança aos franceses cientistas do projeto.

Este resultado é o culminar de 27 anos de observações da estrela S2 utilizando, para a melhor parte deste tempo, uma frota de instrumentos ao VLT do ESO, situado no deserto de Atacama, no Chile. O número de pontos de dados de marcação de posição e velocidade atesta da estrela para o rigor e precisão da nova pesquisa: a equipe fez mais de 330 medições no total, usando a gravidade, instrumentos SINFONI e NACO. Porque S2 leva anos para orbitar o buraco negro supermassivo, foi crucial para seguir a estrela por quase três décadas, para desvendar os meandros de seu movimento orbital.

A pesquisa foi conduzida por uma equipe internacional liderada por Frank Eisenhauer do MPE com os colaboradores da França, Portugal, Alemanha e ESO. A equipe de maquiagem a colaboração gravidade, nomeado após o instrumento que eles desenvolveram para o VLT Interferômetro, que combina a luz de todos os quatro telescópios VLT de 8 metros em um super-telescópio (com uma resolução equivalente ao de um telescópio de 130 metros de diâmetro ). A [mesma equipa relatado em 2018], outro efeito previsto por relatividade geral: viram a luz recebida a partir de S2 a ser esticado para comprimentos de onda mais longos, como a estrela passou perto de Sagitário A *. "Nosso resultado anterior mostrou que a luz emitida pela estrela experimenta Relatividade Geral. Agora temos mostrado que a própria estrela sente os efeitos da Relatividade Geral", diz Paulo Garcia, pesquisador do Centro de Portugal para Astrofísica e Gravitação e um dos cientistas chumbo do projeto gravidade.

Com próximo Extremely Large Telescope do ESO, a equipe acredita que eles seriam capazes de ver muito estrelas mais fracas em órbita ainda mais perto do buraco negro supermassivo. "Se tivermos sorte, podemos capturar estrelas perto o suficiente para que eles realmente sentir a rotação, a rotação, do buraco negro", diz Andreas Eckart da Universidade de Colónia, outro dos cientistas chumbo do projeto. Isto significaria astrônomos seria capaz de medir as duas quantidades, rotação e massa, que caracterizam Sagittarius A * e definir o espaço eo tempo em torno dele. "Isso seria novamente um nível completamente diferente de testar a relatividade", diz Eckart.