Ve vaně se vysnilo mnoho alternativních teorií gravitace, zatímco čekaly na autobus - nebo možná na lehký nápoj nebo dva. V dnešní době je možné odhalit (nebo jinak) vaši vlastní pet teorii tím, že na papíře předpovídáte, co by se mělo stát s objektem, který těsně obíhá kolem černé díry - a pak tyto předpovědi otestujte na základě pozorování S2 a možná dalších hvězd, které těsně obíhají kolem našeho galaxie je centrální supermasivní černá díra - myšlenka být umístěna u zdroje rádia Střelec A *.
S2, jasná spektrální hvězda třídy B, byla pozorně sledována od roku 1995, během které se dokončila na jedné orbitě černé díry, vzhledem k tomu, že její orbitální období je kratší než 16 let. Lze očekávat, že se orbitální dynamika S2 bude lišit od toho, co by předpovídalo Keplerovo 3rd zákon a Newtonův zákon gravitace, o částku, která je o tři řády větší než anomální částka na orbitě Merkuru. V obou případech Merkuru a S2 jsou tyto zjevně anomální účinky předpovídány Einsteinovou teorií obecné relativity v důsledku zakřivení časoprostoru způsobeného blízkým masivním objektem - Slunce v případě Merkuru a černá díra v případě S2.
S2 cestuje orbitální rychlostí asi 5 000 kilometrů za sekundu - což je téměř 2% rychlosti světla. U periapsy (nejbližší bod) na její oběžné dráze se předpokládá, že se nachází v okruhu 5 miliard kilometrů od Schwarzschildova poloměru supermasivní díry, což je hranice, za níž již světlo nemůže uniknout - a bod, který bychom mohli volně považovat za povrch černé díry. Poloměr Schwarzschildovy supermasivní černé díry je zhruba vzdálenost od Slunce na orbitu Merkuru a na periapsii je S2 zhruba stejná vzdálenost od černé díry jako Pluto od Slunce.
Odhaduje se, že supermasivní černá díra má hmotu zhruba čtyř milionů slunečních hmot, což znamená, že od jejího vzniku v raném vesmíru mohla obědvat na několika milionech hvězd - a to znamená, že S2 dokáže na základě své úchvatné existence jen přilnout k existenci. orbitální rychlost - která udržuje to padající kolem, spíše než padat do černé díry. Pro srovnání, Pluto zůstává na oběžné dráze kolem Slunce tím, že udržuje klidnou orbitální rychlost téměř 5 kilometrů za sekundu.
Podrobný soubor astrometrických pozic S2 (pravý vzestup a klesání) se v průběhu času mění - a odtud jeho radiální rychlost vypočtená v různých bodech na jeho oběžné dráze - poskytuje příležitost otestovat teoretické předpovědi proti pozorování.
Například s těmito údaji je možné sledovat různé nek Keplerovské a nenewtonské rysy oběžné dráhy S2, včetně:
- účinky obecné relativity (z vnějšího referenčního rámce, hodiny se zpomalují a délky se stahují v silnějších gravitačních polích). Toto jsou rysy, které se očekávají od orbity klasické černé díry Schwarzschild;
- kvadrapolový hmotný okamžik (způsob, jak vysvětlit skutečnost, že gravitační pole nebeského těla nemusí být kvůli své rotaci docela kulové). To jsou další rysy, které se očekávají od obíhání Kerr černé díry - tj. Černá díra se spinem; a
- temná hmota (konvenční fyzika naznačuje, že galaxie by měla odletět vzhledem k rychlosti, ve které se točí - což vede k závěru, že je přítomno více hmoty, než se setká s okem).
Ale hej, to je jen jeden způsob interpretace dat. Pokud chcete vyzkoušet některé alternativní teorie - například řekněme Oceanic String Space Theory - dobře, tady je vaše šance.
Další čtení: Iorio, L. (2010) Dlouhodobé klasické a obecné relativistické účinky na radiální rychlosti hvězd obíhajících kolem Sgr A *.
