Výsledkem analýzy dat pro 26 let astronomických pozorování bylo oficiální potvrzení predikované obecnou teorií relativity zvláštnosti pohybu hvězdy v silném gravitačním poli supermasivní černé díry ve středu Mléčné dráhy. Toto je hlášeno v článku ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.
Předmětem výzkumu pro vědce po celá ta léta byla hvězda S2, která se nachází vedle supermasivní černé díry Střelce A *, která se nachází v galaktickém centru Mléčné dráhy. Černá díra má hmotnost čtyř milionůkrát větší než Slunce a nachází se 26 000 světelných let od Země. Samotná hvězda S2, která patří do spektrálního typu B, je jednou z nejvíce studovaných hvězd patřících do S-klastru, skupiny rychle se pohybujících hvězd objevených v roce 2002.
"Toto je pouze druhý přístup mezi S2 a černou dírou, kterou jsme dokázali vysledovat." Na druhé straně se přesnost přístroje v posledních deseti letech výrazně zlepšila, což umožnilo sledovat toto setkání ve velmi vysokém rozlišení. Již několik let se na tuto událost pečlivě připravujeme, protože nám to umožňuje v praxi otestovat zvláštnosti relativistických efektů, “řekl Reinhard Gentzel z Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku v Garchingu (Německo).
Černá díra je obklopena několika desítkami hvězd a několika velkými mraky plynu, které se k ní pravidelně přibližují v nebezpečné vzdálenosti. Podle Einsteinovy obecné teorie relativity budou mít tato setkání a relativistické účinky s nimi spojené zvláštní účinek na orbitu hvězdy a přemístí její pericentrum. Vědci to dokázali v praxi potvrdit.
V roce 2003 se hvězda přiblížila k černé díře v nebezpečné vzdálenosti, což poprvé umožnilo astrofyzikům sledovat, zda se její trajektorie pod vlivem přitažlivosti černé díry změnila. Další sbližování hvězdy se Střelcem A * proběhlo až v květnu tohoto roku, na který vědci připravují velmi dlouhou dobu a pečlivě. Po akci následovalo několik předních světových dalekohledů.
Hubble, VLT a další významné observatoře Země začaly od dubna letošního roku provádět téměř konstantní pozorování S2 pomocí přístrojů SINFONI, GRAVITY a NACO, které pracují v infračerveném a téměř infračerveném rozsahu spektra.
Kritická byla data shromážděná v květnu 2018, kdy se hvězda přiblížila k černé díře vzdálené méně než 20 miliard kilometrů. Účinek interakce mezi černou dírou a hvězdou byl tak silný, že černá díra zrychlila jeho rychlost na 25 milionů kilometrů za hodinu (téměř 3 procenta rychlosti světla).
Propagační video:
Vědci poznamenávají, že zejména interakce se projevila prudkou změnou barvy hvězdy pod vlivem tzv. Gravitačního červeného posuvu - „protažení“elektromagnetických vln, když zasáhly oblast se silným gravitačním polem. V případě S2 se hvězda znatelně „zčervenala“, když se přiblížila ke Střelci A *, a po chvíli získala svou obvyklou barvu. Síla tohoto účinku, jak ukazují pozorování VLT, byla plně v souladu s tím, co předpověděla teorie relativity a související jev gravitační dilatace času.
„Naše počáteční pozorování S2 pomocí přístroje GRAVITY začalo asi před dvěma lety. I tehdy jsme identifikovali jasný efekt červených očí spojený s černou dírou, což opět potvrdilo Einsteinovu obecnou teorii relativity, “říká astrofyzik Frank Eisenhower, který pracuje se spektrografy GRAVITY a SINFONI.
"Při našem nejbližším přístupu jsme si na většině obrázků všimli slabé záře kolem černé díry, což nám umožnilo velmi pozorně sledovat oběžnou dráhu hvězdy a nakonec jsme svědky gravitačního červeného posunu S2."
Podobně vědci potvrdili, že pohyb S2 se odchýlil od své obvyklé newtonské orbity o částku, která byla vypočtena pomocí Einsteinových výpočtů. Oba podle Genzela a jeho týmu znovu dokazují, že Einstein má pravdu, když popisuje, jak se chová struktura časoprostoru a celý vesmír.
Vědci tvrdí, že nyní mají přirozenou laboratoř pro studium supermasivních černých děr a relativistických efektů.
Nikolay Khizhnyak