Πολλές εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας έχουν ονειρευτεί στο μπάνιο, ενώ περιμένουν ένα λεωφορείο - ή ίσως πάνω από ένα ελαφρύ ποτό ή δύο. Αυτές τις μέρες είναι δυνατόν να ξεφορτωθείτε (ή αλλιώς) τη δική σας θεωρία κατοικίδιων ζώων προβλέποντας σε χαρτί τι πρέπει να συμβεί σε ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα - και στη συνέχεια δοκιμάστε αυτές τις προβλέψεις έναντι παρατηρήσεων του S2 και ίσως άλλων αστεριών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από η κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του γαλαξία - πιστεύεται ότι βρίσκεται στην πηγή ραδιοφώνου Τοξότης Α *.
Το S2, ένα φωτεινό αστέρι φασματικής κατηγορίας Β, έχει παρατηρηθεί στενά από το 1995 κατά τη διάρκεια του οποίου έχει συμπληρώσει μια τροχιά της μαύρης τρύπας, δεδομένου ότι η τροχιακή του περίοδος είναι μικρότερη από 16 χρόνια. Η τροχιακή δυναμική του S2 αναμένεται να διαφέρει από αυτό που θα προβλεπόταν από το Kepler's 3rd νόμος και ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα, με μια ποσότητα που είναι τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την ανώμαλη ποσότητα που παρατηρείται στην τροχιά του Ερμή. Και στις δύο περιπτώσεις του Mercury και του S2, αυτά τα φαινομενικά ανώμαλα αποτελέσματα προβλέπονται από τη θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, ως αποτέλεσμα της καμπυλότητας του χωροχρόνου που προκαλείται από ένα κοντινό τεράστιο αντικείμενο - τον Ήλιο στην περίπτωση του Ερμή και τη μαύρη τρύπα στην περίπτωση του S2.
Το S2 ταξιδεύει με τροχιακή ταχύτητα περίπου 5.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο - που είναι σχεδόν το 2% της ταχύτητας του φωτός. Στην περίψυξη (πλησιέστερο σημείο) της τροχιάς του, πιστεύεται ότι βρίσκεται εντός 5 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων από την ακτίνα Schwarzschild της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας, είναι το όριο πέρα από το οποίο το φως δεν μπορεί πλέον να διαφύγει - και ένα σημείο που θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε χαλαρά ως την επιφάνεια της μαύρης τρύπας. Η ακτίνα Schwarzschild της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας είναι περίπου η απόσταση από τον Ήλιο έως την τροχιά του Ερμή - και στο periapsis, το S2 είναι περίπου η ίδια απόσταση από τη μαύρη τρύπα με τον Πλούτωνα από τον Ήλιο.
Η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα εκτιμάται ότι έχει μια μάζα περίπου τεσσάρων εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να έχει δει πάνω από αρκετά εκατομμύρια αστέρια από τον σχηματισμό του στο πρώιμο σύμπαν - και που σημαίνει ότι το S2 καταφέρνει να προσκολληθεί στην ύπαρξη λόγω της καταπληκτικής του τροχιακή ταχύτητα - που την κρατά να πέφτει γύρω από, αντί να πέφτει, στη μαύρη τρύπα. Για σύγκριση, ο Πλούτωνας παραμένει σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο διατηρώντας μια χαλαρή τροχιακή ταχύτητα σχεδόν 5 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο.
Το λεπτομερές σύνολο δεδομένων της αστρομετρικής θέσης του S2 (σωστή ανύψωση και απόκλιση) αλλάζει με την πάροδο του χρόνου - και από εκεί, η ακτινική του ταχύτητα υπολογίζεται σε διαφορετικά σημεία κατά μήκος της τροχιάς του - παρέχει την ευκαιρία να δοκιμαστούν οι θεωρητικές προβλέψεις έναντι των παρατηρήσεων.
Για παράδειγμα, με αυτά τα δεδομένα, είναι δυνατό να παρακολουθείτε διάφορες λειτουργίες μη-Keplerian και non-Newtonian της τροχιάς του S2, όπως:
- τα αποτελέσματα της γενικής σχετικότητας (από εξωτερικό πλαίσιο αναφοράς, τα ρολόγια αργά και τα μήκη συστέλλονται σε ισχυρότερα πεδία βαρύτητας). Αυτά είναι χαρακτηριστικά που αναμένεται από την τροχιά μιας κλασικής μαύρης τρύπας Schwarzschild.
- τη στιγμή μάζας τετραπόλων (ένας τρόπος υπολογισμού του γεγονότος ότι το βαρυτικό πεδίο ενός ουράνιου σώματος μπορεί να μην είναι αρκετά σφαιρικό λόγω της περιστροφής του). Πρόκειται για πρόσθετα χαρακτηριστικά που αναμένονται από τροχιά μιας μαύρης τρύπας Kerr - δηλαδή μια μαύρη τρύπα με περιστροφή. και
- σκοτεινή ύλη (η συμβατική φυσική υποδηλώνει ότι ο γαλαξίας πρέπει να πετάξει, δεδομένης της ταχύτητας που περιστρέφεται - οδηγώντας στο συμπέρασμα ότι υπάρχει μεγαλύτερη μάζα από ό, τι συναντά το μάτι).
Αλλά, αυτός είναι ένας μόνο τρόπος ερμηνείας των δεδομένων. Αν θέλετε να δοκιμάσετε μερικές εναλλακτικές θεωρίες - όπως, ας πούμε Oceanic String Space Theory - λοιπόν, αυτή είναι η ευκαιρία σας.
Περαιτέρω ανάγνωση: Iorio, L. (2010) Μακροχρόνιες κλασικές και γενικές σχετικιστικές επιδράσεις στις ακτινικές ταχύτητες των αστεριών σε τροχιά Sgr A *.
