Černá díra Mléčné dráhy poskytuje dlouho hledaný test Einsteinovy ​​obecné teorie relativity

Foto: ESO/M. Kornmesser
Když hvězda S2 prochází kolem černé díry v galaktickém centru, silné gravitační pole způsobí, že se její světlo posune směrem k červeným koncům spektra (umělecký dojem). Kredit: ESO/M. Kornmesser

Deset let probíhající pozorování potvrzuje předpovědi o tom, jak se světlo chová v obrovském gravitačním poli

Astronomové zachytili obří černou díru v centru naší galaxie, jak roztahuje světlo vyzařované obíhající hvězdou, téměř tři desetiletí poté, co začali hvězdu poprvé sledovat. Dlouho hledaný jev, známý jako gravitační rudý posuv, byl předpovězen Einsteinovou obecnou teorií relativity, ale až dosud nebyl nikdy detekován v okolí černé díry, napsal server Nature.

„Je to další velký krok v přiblížení se k pochopení černé díry,“ říká Heino Falcke, astronom z Radboud University v nizozemském Nijmegenu, který se na výzkumu nepodílel. „To je prostě úžasné, vidět tyto efekty.“

Tým vedený Reinhardem Genzelem z Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku v Garchingu v Německu dnes oznámil objev na tiskové konferenci a výsledky oznámil v Astronomy & Astrophysics. Skupina zahrnuje vědce z univerzit a výzkumných institucí v Německu, Francii, Portugalsku, Švýcarsku, Nizozemsku, Spojených státech a Irsku.

Genzel a jeho kolegové sledovali cestu této hvězdy, známé jako S2, od počátku 90. let. Pomocí dalekohledů na Evropské jižní observatoři v Chile jej vědci sledují, jak se pohybuje po eliptické dráze kolem černé díry, která leží 26 000 světelných let od Země v souhvězdí Střelce. Černá díra s hmotností 4 milionykrát větší než Slunce generuje nejsilnější gravitační pole v Mléčné dráze. To z něj dělá ideální místo pro lov relativistických efektů.

Dne 19. května tohoto roku proletěla S2 tak blízko, jako kdy jindy, k černé díře. Vědci sledovali dráhu hvězdy pomocí přístrojů včetně GRAVITY, interferometru, který kombinuje světlo ze čtyř 8metrových dalekohledů a který byl uveden do provozu v roce 2016. „S našimi měřeními jsou dveře do fyziky černých děr dokořán,“ říká člen týmu Frank Eisenhauer, astronom z Institutu Maxe Plancka.

Foto: ESO/MPE
Časosběrný záznam pozorování z dalekohledu Evropské jižní observatoře v Chile ukazující hvězdy obíhající kolem centrální černé díry Mléčné dráhy po dobu 20 let.

GRAVITY měřila pohyb S2 po obloze; Nejrychleji se hvězda pohybovala rychlostí více než 7 600 kilometrů za sekundu, tedy téměř 3% rychlosti světla. Mezitím jiný přístroj studoval, jak rychle se S2 pohybovala směrem k Zemi a od ní, když procházela kolem černé díry. Kombinace pozorování umožnila Genzelovu týmu detekovat gravitační rudý posuv hvězdy – který popisuje, jak je její světlo nataženo na delší vlnové délky obrovskou gravitační silou černé díry. Takový jev je v souladu s předpověďmi obecné teorie relativity.

„To, co jsme naměřili, už Newton nemůže popsat,“ říká Odele Straub, astrofyzik z pařížské observatoře. Budoucí pozorování S2 by mohla potvrdit další Einsteinovy ​​předpovědi, například jak rotující černá díra s sebou táhne časoprostor.

„Jejich data vypadají nádherně,“ říká Andrea Ghez, astronomka z Kalifornské univerzity v Los Angeles, která vede konkurenční tým, který pomocí Keckových teleskopů na Havaji měří dráhu hvězdy kolem galaktického středu.

Úplný oběh kolem černé díry S2 trvá 16 let, takže obě skupiny netrpělivě očekávaly letošní těsný průlet. Ghez ale říká, že její tým plánuje se zveřejněním výsledků počkat až do konce roku. Ze tří zásadních událostí roku 2018 se zatím odehrály pouze dvě.

V dubnu dosáhla S2 své maximální rychlosti v přímé viditelnosti ze Země. V květnu se nejblíže přiblížila ke galaktickému středu. A koncem srpna a začátkem září zpomalí na svou minimální rychlost v linii viditelnosti ze Země. „Trvalo nám 20 let, než jsme se dostali do tohoto okamžiku,“ říká Ghez. „Počkáme na konec průchodu, dokud hvězda neskončí se vším, co bude dělat.“

S2 již začala zpomalovat ve směru své cesty při pohledu ze Země, když se blíží třetí událost. A jak americké, tak evropské týmy to bedlivě sledují. „Jsme v háji,“ říká Ghez. „Je to super vzrušující.“

Zdroj: Nature

5 1 vote
Article Rating
Subscribe
Upozornit na
0 Komentáře
Inline Feedbacks
View all comments
0
Budeme rádi za vaše názory, prosím komentujte.x