Steaua numită S2, ce se învârte în jurul găurii negre supermasive din centrul galaxiei noastre, a demonstrat acum o predicție a relativității generale în cel mai extrem mediu în care ar putea fi testată.
Adunând observații de zeci de ani, astronomii au arătat că orbita S2 nu reprezintă o elipsă fixă, aşa ca în gravitația newtoniană; orbita, mai degrabă, se deplasează ca desenul unui spirograf — fenomen cunoscut ca precesie Schwarzschild.
Vedeţi şi: Einstein din nou a avut dreptate — obiectele gravitațional slabe şi puternice cad în același mod
Este pentru prima dată când precesia Schwarzschild a fost detectată în jurul unei găuri negre supermasive, demonstrând că aceasta este valabilă şi în cazul orbitelor stelelor dintr-un mediu gravitațional din cel mai extrem.
Mai jos, o animaţie a precesiunii stelei S2 în jurul găurii negre supermasive:
În plus, ecuațiile relativității generale pot fi utilizate pentru a prezice cu exactitate modificările orbitale — iar aceste calcule s-au potrivit exact cu observaţiile S2.
„Relativitatea generală a lui Einstein prevede că orbitele unui obiect în jurul altuia nu sunt închise, ca în gravitația newtoniană, ci precese înainte faţă de planul mişcării”, a explicat astrofizicianul Reinhard Genzel (en) de la Institutul Max Planck pentru Fizică Extraterestră (MPE) din Germania şi membru al colaborării GRAVITY.
„Acest efect faimos — văzut pentru prima dată la orbita planetei Mercur în jurul Soarelui N— a fost prima dovadă în favoarea relativităţii generale.
Acum, o sută de ani mai târziu, noi am detectat acelaşi efect în mişcarea unei stele în jurul sursei radio compacte Săgetător A* de la centrul Căii Lactee „.
S2 face un înconjor complet a găurii negre Săgetător A* pe o orbită eliptică lungă, la fiecare 16 ani.
La cea mai strânsă apropiere, ea se află la 17 ore-lumină de gaura neagră sau la o distanţă de doar patru ori mai mare decât cea de la Soare până la Neptun.
Vedeţi şi: 10 lucruri care trebuie să le ştiţi despre găurile negre
Ar putea părea o distanţă foarte mare, dar când aveţi de-a face cu ceva la fel de masiv precum Săgetătorul A*, aceasta este uimitor de aproape, iar lovitura gravitaţională din gaura neagră accelerează steaua, în timp ce ea se învârte pe orbită, până la aproape 3% din viteza luminii, .
Şi acesta nu este primul rodeo al relativităţii S2.
Astronomii urmăresc îndeaproape steaua S2 încă din anii ’90.
În 2018, GRAVITY Collaboration a anunţat (en) că modul în care lumina S2 se întinde pe măsură ce se apropie de Săgetătorul A*, a fost o confirmare a unui efect prezis de relativitatea generală, în unul din cele mai extreme teste ale sale.
Anul următor, o a două echipă a confirmat aceste rezultate cu propria lor lucrare, folosind un set independent de observaţii.
Acum, GRAVITY Collaboration a utilizat peste 330 de măsurători de la observații ce datează din anul 1992 până în 2019, pentru a vedea dacă precesiunea observată corespunde cu predicțiile făcute de relativitatea generală.
Şi ei au fost remuneraţi.
Vedeţi şi: 23 de curiozităţi uimitoare despre gravitaţie
„După urmărirea mișcării stelei pe orbita ei mai bine de două decenii şi jumătate, măsurătorile noastre rafinate detectează cu certitudine precesiunea Schwarzschild a S2 în calea sa în jurul găurii negre Săgetător A*”, a declarat astrofizicianul Stefan Gillessen (en) de la MPE.
Dar asta nu e tot. Pentru a calcula precesiunea S2, este necesară o masă precisă pentru Săgetătorul A*.
Deocamdată, dovezile indică o masă de aproximativ 4 milioane de ori mare decât a Soarelui.
Pentru a se potrivi pe această orbită, ecuațiile relativităţii au necesitat şi o masă de aproximativ 4 milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui.
Aceasta este încă o confirmare a masei Săgetătorului A*.
De asemenea, aceasta permite astronomilor să studieze spațiul din jurul orbitei.
De exemplu, dacă un alt obiect masiv, cum ar fi o gaură neagră de masă intermediară (en), ar fi fost în apropiere, ea ar influenţa orbita.
Nedetectarea acestor influențe orbitale, înseamnă că putem restrânge ceea ce se află în centrul galactic.
„Deoarece măsurătorile S2 se conformează atât de bine cu relativitatea generală, putem stabili limite stricte în ceea ce privește cantitatea de material invizibil, cum ar fi materia întunecată distribuită, sau posibilitatea prezenţei găurilor negre în jurul Săgetătorului A* „, au spus astrofizicienii Guy Perrin şi Karine Perraut de la Observatoire de Paris-Site de Meudon şi respectiv Observatoire de Grenoble in France.
„Acest lucru este de mare interes pentru înţelegerea formării şi evoluţiei găurilor negre supermasive”.
Toată această informaţie, doar de la o singură stea. Minunat, nu?
Cercetarea a fost publicată în Astronomy & Astrophysics.
Lasă un răspuns