Οι αστρονόμοι γνωρίζουν εδώ και αρκετό καιρό ότι υπήρχε ένα αστέρι σε τροχιά αρκετά κοντά στη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας. Ο αστρονόμος Andrea Ghez από την UCLA λέει ότι η ικανότητα παρακολούθησης αυτών των δύο αστεριών σε ένα σύντομο χρονικό διάστημα «τάνγκο» γύρω από τη μαύρη τρύπα θα βοηθήσει τον επιστήμονα να μετρήσει τις επιδράσεις της καμπυλότητας χωροχρόνου και θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσουν εάν ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε δίκιο την πρόβλεψή του για το πώς οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να παραμορφώσουν χώρο και χρόνο.
«Είμαι πολύ χαρούμενος που βρίσκω δύο αστέρια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του γαλαξία μας σε πολύ λιγότερο από μια ανθρώπινη ζωή», δήλωσε ο Ghez. «Είναι το τανγκό [αυτών των αστεριών] που θα αποκαλύψει την πραγματική γεωμετρία του χώρου και του χρόνου κοντά σε μια μαύρη τρύπα για πρώτη φορά. Αυτή η μέτρηση δεν μπορεί να γίνει μόνο με ένα αστέρι. "
Υπάρχουν σχεδόν 3.000 αστέρια που βρίσκονται σε τροχιά κάπως κοντά στη μαύρη τρύπα και τα περισσότερα έχουν τροχιές 60 ετών και άνω.
Το προηγουμένως γνωστό κοντινό αστέρι, S0-2, περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα κάθε 15,5 χρόνια. Και τώρα, το νεοσυσταθέν αστέρι, που ονομάζεται S0-102, περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα σε 11,5 χρόνια, τη συντομότερη γνωστή τροχιά οποιουδήποτε αστεριού κοντά σε αυτήν τη μαύρη τρύπα.
Ανασυγκρότηση των τροχιών δύο αστεριών - S0-2 και S0-102 - κοντά στη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία. (Οι τροχιές άλλων αστεριών απεικονίζονται επίσης με πιο αχνές γραμμές.) Το φόντο είναι μια πραγματική υπέρυθρη εικόνα υψηλής ευκρίνειας της περιοχής. Πίστωση: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Με τον ίδιο τρόπο που οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο, τα S0-102 και S0-2 βρίσκονται σε ελλειπτική τροχιά γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα. Ο Ghez είπε ότι η πλανητική κίνηση στο ηλιακό μας σύστημα ήταν η απόλυτη δοκιμή για τη βαρυτική θεωρία του Νεύτωνα πριν από 300 χρόνια, και τώρα η κίνηση των S0-102 και S0-2 θα είναι η απόλυτη δοκιμή για τη θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία περιγράφει τη βαρύτητα ως συνέπεια της καμπυλότητας του χώρου και του χρόνου.
«Το συναρπαστικό πράγμα που βλέπεις τα αστέρια να περνούν από την πλήρη τροχιά τους δεν είναι μόνο ότι μπορείς να αποδείξεις ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα, αλλά έχεις την πρώτη ευκαιρία να δοκιμάσεις τη θεμελιώδη φυσική χρησιμοποιώντας τις κινήσεις αυτών των αστεριών», δήλωσε ο Γκεζ. «Δείχνοντας ότι περιστρέφεται σε μια έλλειψη παρέχει τη μάζα της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας, αλλά αν μπορούμε να βελτιώσουμε την ακρίβεια των μετρήσεων, μπορούμε να δούμε αποκλίσεις από μια τέλεια έλλειψη - που είναι η υπογραφή της γενικής σχετικότητας."
Καθώς τα αστέρια πλησιάζουν στην πλησιέστερη προσέγγισή τους, η κίνησή τους θα επηρεαστεί από την καμπυλότητα του χωροχρόνου και το φως που ταξιδεύει από τα αστέρια προς εμάς θα παραμορφωθεί, είπε ο Γκεζ.
Το S0-2, το οποίο είναι 15 φορές πιο φωτεινό από το S0-102, θα περάσει από την πλησιέστερη προσέγγισή του στη μαύρη τρύπα το 2018. Το S0-102 κάνει την πιο κοντινή του προσέγγιση το 2021, οπότε η ομάδα θα παρακολουθεί αυτά τα αστέρια καθώς αυτά πλησιάστε, αλλά όχι αρκετά κοντά για να απορροφηθείτε, είπε ο Ghez.
Η Ghez και οι συνάδελφοί της παρατηρούν το S0-2 από το 1995. Το 2000, αυτή και η ομάδα της ανέφεραν - για πρώτη φορά - ότι οι αστρονόμοι είδαν αστέρια να επιταχύνουν γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Η έρευνά τους έδειξε ότι τρία αστέρια είχαν επιταχυνθεί περισσότερο από 250.000 mph ετησίως καθώς περιστρέφονταν γύρω από τη μαύρη τρύπα. Η ταχύτητα των S0-102 και S0-2 θα πρέπει επίσης να επιταχυνθεί κατά περισσότερο από 250.000 mph στην πλησιέστερη προσέγγισή τους, είπε ο Ghez.
«Το γεγονός ότι μπορούμε να βρούμε αστέρια που είναι τόσο κοντά στη μαύρη τρύπα είναι εκπληκτικό», δήλωσε ο Ghez. «Τώρα είναι ένα εντελώς νέο παιχνίδι, όσον αφορά τα είδη πειραμάτων που μπορούμε να κάνουμε για να κατανοήσουμε πώς μεγαλώνουν οι μαύρες τρύπες με την πάροδο του χρόνου, ο ρόλος των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στο κέντρο των γαλαξιών και αν η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν ισχύει κοντά μαύρη τρύπα, όπου αυτή η θεωρία δεν έχει δοκιμαστεί ποτέ πριν. Είναι συναρπαστικό να έχουμε τώρα ένα μέσο για να ανοίξουμε αυτό το παράθυρο. "
Η έρευνα έγινε χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια Keck. Το έγγραφο της ομάδας δημοσιεύθηκε στις 5 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science.
Πηγή: UCLA
Υπότιτλος κύριας εικόνας: Τα τηλεσκόπια Keck I και Keck II εστιάζουν σε δύο αστέρια σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα του Γαλαξία. Πιστωτική φωτογραφία φόντου: Dan Birchall / Subaru Telescope στη Mauna Kea, Χαβάη. Η επικάλυψη δημιουργήθηκε από την καθηγητή Andrea Ghez και την ερευνητική της ομάδα στο UCLA και προέρχονται από σύνολα δεδομένων που αποκτήθηκαν με τα τηλεσκόπια W. M. Keck.
