Samotna gwiazda zwana S2 krążąca wokół supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki wykazała przewidywanie ogólnej teorii względności w najbardziej ekstremalnym środowisku, w którym możemy ją przetestować.
Zestawiając dziesiątki obserwacji, astronomowie wykazali, że S2 nie jest elipsą o ustalonej pozycji; raczej orbita porusza się jak wzór spirografu – zjawisko znane jako precesja Schwarzschilda.
Jest to pierwszy przypadek wykrycia precesji Schwarzschilda wokół supermasywnej czarnej dziury, co pokazuje, że trwa ona nawet wtedy, gdy obserwujemy orbity gwiazd w najbardziej ekstremalnych grawitacyjnie środowiskach.
Ponadto, ogólne równania względności można wykorzystać do dokładnego przewidywania zmian orbitalnych – a obliczenia te są dokładnie zgodne z obserwacjami S2.
„Ogólna teoria względności Einsteina przewiduje, że połączone orbity jednego obiektu wokół drugiego nie są zamknięte, jak w przypadku grawitacji Newtona, ale precesują do przodu w płaszczyźnie ruchu” – wyjaśnił astrofizyk Reinhard Hansel z Instytutu Fizyki Obcych im. Maxa Plancka (MPE) w Niemczech.
Ten słynny efekt – po raz pierwszy zaobserwowany na orbicie planety Merkury wokół Słońca – był pierwszym dowodem przemawiającym za ogólną teorią względności. Sto lat później odkryliśmy ten sam efekt, gdy porusza się gwiazda krążąca wokół Strzelca A czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej.
S2 krąży wokół Strzelca A po długiej eliptycznej orbicie co 16 lat. Przy najbliższym podejściu, czyli periastronie, znajduje się 17 godzin świetlnych od czarnej dziury, czyli nieco ponad cztery razy więcej od Słońca do Neptuna.
To może brzmieć daleko, ale kiedy masz do czynienia z czymś tak masywnym jak Strzelec A, jest zaskakująco blisko, a uderzenie grawitacyjne czarnej dziury przyspiesza gwiazdę do prawie 3 procent prędkości światła, gdy się obraca. Jest to jedna z gwiazd położonych najbliżej centrum galaktyki.
“Ponieważ pomiary S2 tak dobrze są zgodne z ogólną teorią względności, możemy ustalić ścisłe ograniczenia dotyczące ilości niewidocznej materii, takiej jak rozproszona ciemna materia lub ewentualnie mniejsze czarne dziury, obecnej wokół Strzelca A” – powiedzieli astrofizycy Guy Perrin i Karin Perrault z Obserwatorium Paryskiego – odpowiednio Place de Meudon i Obserwatorium Grenoble we Francji.
„Jest to bardzo interesujące dla zrozumienia powstawania i ewolucji supermasywnych czarnych dziur”.
Badanie zostało opublikowane w Astronomy and Astrophysics.
