Primul test de succes a relativității generale a lui Einstein lângă o gaură neagră

Pentru prima dată, cercetătorii au urmărit după cursul stelei pe lângă gaura neagră supermasivă din inima Căii Lactee, mișcarea căreia a confirmat efectele relativității generale, aşa cum le-a prezis Albert Einstein.

Vedeţi şi: Einstein a avut dreptate! Funcționarea relativității generale a fost confirmată în afara sistemului nostru solar

Stelele Căii Lactee, se învârt în jurul unei găuri negre gigantice numite Sagittarius A* , care văzută de pe Pământ, în general, este liniștită, cu excepția distrugerii ocazionale a obiectelor ce se aventurează prea aproape.

Masa găurii negre este de 4 milioane de ori mai mare decât cea a soarelui şi prezintă cel mai puternic câmp gravitațional al galaxiei, ceea o face — inclusiv şi un mic grup de stele ce se rotesc în jurul ei la mare viteză — un loc perfect pentru testarea efectelor extreme prezise de teoria relativităţii generale a lui Einstein.

Vedeţi şi: Pentru prima dată, “Acțiunea Înfricoșătoare” a lui Einstein a fost demonstrată la scară mare

Timp de 26 de ani, cercetătorii au urmărit centrul Căii Lactee utilizând instrumentele Observatorului European Sudic (ESO).

„Centrul galactic a fost laboratorul nostru pentru a testa gravitația”, a declarat pe 26 iulie Odele Straub la o conferinţă de presă a ESO , astrofizician la Observatorul de la Paris şi co-autorul noului studiu.

Astronomii au folosit noile observații în infraroșu de la instrumentele GRAVITY, SINFONI şi NACO ale telescopului Very Large Telescope al ESO din Chile, pentru a urmări o stea cunoscută sub numele de S2, care face parte dintr-un grup de stele ce se rotesc rapid în jurul găurii negre supermasive, situate la 26 000 de ani lumină de la Pământ.

În luna mai 2018, aceşti astronomi au asistat la trecerea stelei S2 pe lângă Sagittarius A*  la o distanţă foarte mică.

În acel moment, S2 se mişca extrem de repede — cu o viteză de 25 milioane de kilometri pe oră.

Comparând măsurătorile actuale ale poziției şi vitezei S2 cu cele anterioare, efectuate de GRAVITY şi SINFONI, echipa a constatat că lumina denaturată de la stea este în concordanţă cu predicțiile făcute în baza descrierii relativității generale şi anume a modului în care gravitaţia curbează spațiul-timpul.

Măsurătorile mișcării S2 arată în mod clar efectul cunoscut sub numele de deplasare spre roşu, au afirmat oficialii de la ESO într-o declaraţie (en).

„Deplasarea spre roşu ne vorbește despre faptul cum gravitația afectează fotonii în timp ce ei călătoresc prin univers”, a spus pentru Space.com Andrea Mia Ghez (en), astronom şi profesor la Departamentul de fizică şi Astronomie de la Universitatea din California, Los Angeles, care nu a fost implicată în această cercetare.

Câmpul gravitațional al găurii negre supermasive întinde lumina ce părăsește S2, iar schimbarea lungimii de undă a luminii de la S2 se conformează cu ceea ce este prezis de teoria lui Einstein, potrivit declarației.

Noile măsurători şi rezultate nu corespund cu ceea ce ar putea fi prevăzut de mai simpla teorie gravitațională Newtoniană, au afirmat cercetătorii la conferinţa de presă.

Frank Eisenhauer, cercetător științific la Institutul Max Plank pentru Fizica Extraterestră şi cercetătorul principal la GRAVITY şi spectrograful SINFONI, a arătat la conferința de presă al ESO un grafic viu care evidențiază această divergenţă  — declamând „Einstein 1:0 Newton” – provocând urale de la audienţă.

Aceasta este prima dată când o asemenea abatere de la teoria gravitațională Newtoniană a fost observată la o stea din jurul unei găuri negre supermasive, au afirmat cercetătorii în declarație, deşi asta a fost a doua oară când ei au cercetat S2; ei au urmărit sistemul timp de mai mult de două decenii.

În urmă cu 16 ani, atunci când steaua ultima dată a trecut pe lângă gaura neagră, rezoluția măsurătorilor nu a fost suficient de bună pentru a obține efectele relativității.

Ca fiinţe umane de pe Pământ, noi cădem, scăpăm lucrurile jos şi nu plutim de pe planetă în spaţiu; dintr-o perspectivă de zi cu zi, noi înțelegem gravitația destul de bine.

Vedeţi şi: 23 de curiozităţi uimitoare despre gravitaţie

Cu toate acestea, printre diferitele legi ale fizicii, „gravitatea este cel mai puţin testată, deşi [ea este] cea pe care o înțelegem cel mai bine din existenţa umană”, a spus Ghez.

Această cercetare ne ajută să ne consolidăm înțelegerea noastră a gravității la o scară mai largă.

„Înţelegerea acestei legi este extrem de importantă”, a spus Ghez.

Dacă ea este eronată sau lucraţi cu o înțelegere incorectă a gravitației — chiar şi la cea mai mică scară — aceste greşeli s-ar putea acumula la o scară mai mare, a adăugat ea.

Această lucrare arată cum gravitaţia acţionează în apropierea unei găuri negre supermasive, îmbunătățind astfel înțelegerea oamenilor de ştiinţă în privinţa forţei şi efectelor ei, au spus cercetătorii.

„Aici în sistemul solar, putem testa legile fizicii doar acum şi în anumite circumstanțe”, a afirmat în declarație Françoise Delplancke, șeful departamentului de inginerie a sistemelor de la ESO şi co-autorul noului studiu.

„Aşa dar, în astronomie este foarte important să verificați dacă aceste legi rămân valabile în cazul în care câmpurile gravitaţionale sunt mult mai puternice”.

Astronomii vor continua să cerceteze şi să facă observații a stelei S2 şi sperăm în curând să prezinte efectele relativităţii generale la o rotație mai mică a orbitei stelei în timp ce ea se îndepărtează de gaura neagră supermasivă, au declarat cercetătorii.

Primul test reuşit al teoriei relativităţii a lui Einstein în apropiere de gaura neagră supermasivă

Rezultatele noii cercetări au fost publicate pe 26 iulie 2018, în revista Astronomy & Astrophysics.