Astronomové už nějakou dobu věděli, že jedna hvězda obíhá poměrně blízko k černé díře ve středu naší galaxie. Astronom Andrea Ghez z UCLA říká, že schopnost sledovat tyto dvě hvězdy v krátkém období „tanga“ kolem černé díry pomůže vědcům změřit účinky zakřivení časoprostoru a měli by být schopni určit, zda Albert Einstein měl pravdu v jeho předpověď, jak by černé díry mohly deformovat prostor a čas.
"Jsem velmi potěšen, když jsem našel dvě hvězdy, které obíhají superhmotnou černou díru naší galaxie za mnohem méně než lidský život," řekl Ghez. "Je to tango [těchto hvězd], které poprvé odhalí skutečnou geometrii prostoru a času poblíž černé díry." Toto měření nelze provést pouze s jednou hvězdou. “
Existuje téměř 3 000 hvězd, které obíhají poněkud blízko černé díry, a většina z nich má orbity 60 let nebo delší.
Dříve známá blízká hvězda S0-2 obíhá černou díru každých 15,5 let. A nyní nově nalezená hvězda, zvaná S0-102, obíhá kolem černé díry v planoucí 11,5 let, nejkratší známé oběžné dráze jakékoli hvězdy poblíž této černé díry.
Rekonstrukce oběžné dráhy dvou hvězd - S0-2 a S0-102 - poblíž černé díry ve středu Mléčné dráhy. (Oběžné dráhy ostatních hvězd jsou také znázorněny slabšími čarami.) Pozadí je skutečným infračerveným obrazem oblasti s vysokým rozlišením. Kredit: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Stejně jako planety obíhají kolem Slunce, S0-102 a S0-2 jsou na eliptické oběžné dráze kolem centrální černé díry. Ghez řekl, že planetární pohyb v naší sluneční soustavě byl konečným testem pro Newtonovu gravitační teorii před 300 lety, a nyní pohyb S0-102 a S0-2 bude konečným testem Einsteinovy teorie obecné relativity, která popisuje gravitaci jako důsledek zakřivení prostoru a času.
"Zajímavé je vidět hvězdy projít jejich úplnou oběžnou dráhou, nejen že dokážete, že existuje černá díra, ale máte první příležitost vyzkoušet základní fyziku pomocí pohybů těchto hvězd," řekl Ghez. "To, že elipsa obchází, poskytuje hmotnost superhmotné černé díry, ale pokud můžeme zlepšit přesnost měření, můžeme vidět odchylky od dokonalé elipsy - což je podpis obecné relativity."
Jakmile se hvězdy přiblíží k jejich nejbližšímu přístupu, jejich pohyb bude ovlivněn zakřivením spacetime a světlo cestující z hvězd k nám bude zkreslené, řekl Ghez.
S0-2, což je 15krát jasnější než S0-102, projde nejbližším přístupem k černé díře v roce 2018. S0-102 dosáhne nejbližšího přístupu v roce 2021, takže tým bude sledovat tyto hvězdy, když budou dostat se těsně blízko, ale ne dost blízko na to, aby se dostal do sání, řekl Ghez.
Ghez a její kolegové sledují S0-2 od roku 1995. V roce 2000 ona a její tým poprvé oznámili, že astronomové viděli, jak se hvězdy kolem supermasivní černé díry zrychlují. Jejich výzkum ukázal, že tři hvězdy zrychlily o více než 250 000 mph ročně, když obíhaly kolem černé díry. Rychlost S0-102 a S0-2 by se měla také zrychlit o více než 250 000 mph při jejich nejbližším přiblížení, řekl Ghez.
"Skutečnost, že najdeme hvězdy, které jsou tak blízko černé díry, je fenomenální," řekl Ghez. "Teď je to úplně nová koule, co se týče experimentů, které můžeme udělat, abychom pochopili, jak černé díry rostou v čase, roli superhmotných černých děr hrají ve středu galaxií a zda je Einsteinova teorie obecné relativity platná v blízkosti černá díra, kde tato teorie ještě nikdy nebyla testována. Je vzrušující mít nyní prostředky k otevření tohoto okna. “
Výzkum byl proveden pomocí dalekohledů Keck. Příspěvek týmu byl publikován 5. října v časopise Science.
Zdroj: UCLA
Titulek hlavního obrázku: Dalekohledy Keck I a Keck II se zaměřují na dvě hvězdy obíhající po černé díře Milky Way. Fotografie na pozadí: Dan Birchall / Subaru Telescope na Mauna Kea, Havaj. Overlay vytvořila profesorka Andrea Ghez a její výzkumný tým v UCLA a pocházejí z datových souborů získaných pomocí dalekohledů W. M. Keck.
