Για πρώτη φορά, οι ερευνητές παρακολούθησαν έναν αγώνα αστεριών πέρα από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του Γαλαξία, επιβεβαιώνοντας ότι η κίνησή του έδειξε τα αποτελέσματα της γενικής σχετικότητας, όπως προέβλεπε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Τα αστέρια του Γαλαξία περιστρέφονται γύρω από μια γιγαντιαία μαύρη τρύπα που ονομάζεται Τοξότης Α *, η οποία είναι γενικά ήσυχη όπως φαίνεται από τη Γη, εκτός από το να ξεριζώσει το περιστασιακό αντικείμενο που κινείται πολύ κοντά. Η μάζα της μαύρης τρύπας είναι 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου και παρουσιάζει το ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο του γαλαξία μας, καθιστώντας το - και μια μικρή ομάδα αστεριών σε τροχιά σε υψηλή ταχύτητα - ένα τέλειο αποδεικτικό έδαφος για τις ακραίες επιπτώσεις που προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν γενική σχετικότητα
Για 26 χρόνια, οι ερευνητές παρατηρούν το κέντρο του Γαλαξία χρησιμοποιώντας όργανα από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO). "Το γαλαξιακό κέντρο ήταν το εργαστήριό μας για τη δοκιμή της βαρύτητας", δήλωσε ο Odele Straub, αστροφυσικός στο Παρατηρητήριο του Παρισιού και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης, σε συνέντευξη Τύπου του ESO στις 26 Ιουλίου. [Επεξήγηση της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν (Infographic)]
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν νέες υπέρυθρες παρατηρήσεις από τα όργανα GRAVITY, SINFONI και NACO στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO στη Χιλή για να ακολουθήσουν ένα αστέρι, γνωστό ως S2, το οποίο είναι μέρος μιας ομάδας ταχέως κινούμενων αστεριών σε τροχιά γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, που βρίσκεται 26.000 φως - χρόνια από τη Γη.
Τον Μάιο του 2018, αυτοί οι αστρονόμοι είδαν τη διέλευση S2 πολύ κοντά σε αυτήν τη μαύρη τρύπα. Εκείνη την εποχή, το S2 κινήθηκε εξαιρετικά γρήγορα - 15,5 εκατομμύρια μίλια / ώρα (25 εκατομμύρια χλμ / ώρα). Συγκρίνοντας τις μετρήσεις θέσης και ταχύτητας που ελήφθησαν από το GRAVITY και το SINFONI και τις προηγούμενες μετρήσεις του S2, η ομάδα διαπίστωσε ότι το στρεβλωμένο φως από το αστέρι ήταν σύμφωνο με τις προβλέψεις που βασίζονται στην περιγραφή της γενικής σχετικότητας σχετικά με το πώς η βαρύτητα κάμπτει το χωροχρόνο.
Οι μετρήσεις του S2 δείχνουν σαφώς ένα φαινόμενο γνωστό ως redshift, ανέφεραν αξιωματούχοι του ESO.
"Το Redshift μας λέει πώς η βαρύτητα επηρεάζει τα φωτόνια καθώς ταξιδεύουν μέσα στο σύμπαν", Andrea Mia Ghez, αστρονόμος και καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Λος Άντζελες, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα, είπε στο Space.com.
Το πεδίο βαρύτητας της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας τέντωσε το φως αφήνοντας το S2 και η αλλαγή στο μήκος κύματος του φωτός από το S2 ευθυγραμμίζεται με αυτό που προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν, σύμφωνα με τη δήλωση.
Οι νέες μετρήσεις και τα αποτελέσματα δεν συμφωνούν με αυτό που θα προέβλεπε η απλούστερη, νευτώνια θεωρία της βαρύτητας, ανέφεραν οι ερευνητές στη συνέντευξη Τύπου. Ο Frank Eisenhauer, ανώτερος επιστήμονας του προσωπικού στο Max Plank Institute for Extraterrestrial Physics και κύριος ερευνητής του GRAVITY και του φασματογράφου SINFONI, έδειξε ένα έντονο γράφημα που υπογραμμίζει αυτήν την απόκλιση στο συνέδριο ειδήσεων του ESO - διαβάζοντας το "Einstein 1: 0 Newton" - προκαλώντας ευθυμίες από το κοινό.
Αυτή είναι η πρώτη φορά που μια τέτοια απόκλιση από τη Νευτώνεια θεωρία της βαρύτητας έχει παρατηρηθεί σε ένα αστέρι γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, ανέφεραν οι ερευνητές στη δήλωση, αν και ήταν η δεύτερη φορά που παρατήρησαν το S2 γύρω από τη μαύρη τρύπα. παρακολουθούν το σύστημα για περισσότερο από δύο δεκαετίες. Την τελευταία φορά που πέρασε, πριν από 16 χρόνια, η ανάλυση των μετρήσεων δεν ήταν αρκετά καλή για να πάρει τα αποτελέσματα της σχετικότητας.
Ως ανθρώπινα όντα στη Γη, πέφτουμε, ρίχνουμε πράγματα και δεν επιπλέουμε από τον πλανήτη στο διάστημα. από καθημερινή άποψη, καταλαβαίνουμε τη βαρύτητα αρκετά καλά. Ωστόσο, από τους διαφορετικούς νόμους της φυσικής, «η βαρύτητα είναι η λιγότερο δοκιμασμένη, αν και [είναι] αυτός που καταλαβαίνουμε από την ανθρώπινη ύπαρξη το καλύτερο», είπε ο Ghez. Αυτή η νέα έρευνα συμβάλλει στην ενίσχυση της κατανόησης της βαρύτητας σε μεγαλύτερη κλίμακα.
"Η σωστή εφαρμογή αυτού του νόμου είναι εξαιρετικά σημαντική", δήλωσε ο Γκς. Ακόμα κι αν δεν το έχετε σωστό ή εργάζεστε με λανθασμένη κατανόηση της βαρύτητας - ακόμη και σε μικρή κλίμακα - αυτά τα λάθη μπορεί να έχουν συσσωρευτεί σε μεγαλύτερη κλίμακα, πρόσθεσε.
Αυτή η εργασία δείχνει πώς δρα η βαρύτητα κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, βελτιώνοντας έτσι την κατανόηση των επιστημόνων για τη δύναμη και τις επιπτώσεις της, ανέφεραν οι ερευνητές. "Εδώ στο ηλιακό σύστημα, μπορούμε μόνο να δοκιμάσουμε τους νόμους της φυσικής τώρα και υπό ορισμένες συνθήκες", ανέφερε στη δήλωση ο Françoise Delplancke, επικεφαλής του τμήματος μηχανικής συστημάτων του ESO και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης. "Είναι λοιπόν πολύ σημαντικό στην αστρονομία να ελέγξουμε επίσης ότι αυτοί οι νόμοι εξακολουθούν να ισχύουν όπου τα βαρυτικά πεδία είναι πολύ ισχυρότερα."
Οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν να παρατηρούν και να μελετούν το S2 και ελπίζουν να δείξουν σύντομα την επίδραση της γενικής σχετικότητας σε μια μικρή περιστροφή της τροχιάς του αστεριού καθώς απομακρύνεται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, ανέφεραν οι ερευνητές.
Τα αποτελέσματα της νέας έρευνας δημοσιεύθηκαν σήμερα στο Διαδίκτυο (26 Ιουλίου) στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
