Благодаря Очень Большому Телескопу (ESO VLT) астрономы впервые подтвердили, что звезда, обращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, движется в точном соответствии с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна (ОТО). Орбита звезды образует «розетку», а не эллипс, который соответствовал бы ньютоновской теории гравитации. Это открытие является новым важным подтверждением применимости ОТО.
Орбиты звезд в окрестностях Стрельца А*. Источник: ESO/L. Calçada/spaceengine.org
ОТО предсказывает, что орбита объекта, движущегося в поле тяготения другого объекта, не замкнута, как в случае ньютоновского тяготения, но прецессирует в плоскости орбиты в направлении движения. Этот знаменитый эффект впервые был обнаружен астрономами на примере орбиты Меркурия вокруг Солнца. Он стал первым экспериментальным подтверждением правоты Эйнштейна.
Сто лет спустя астрономы предприняли намного более масштабную проверку ОТО. В качестве природной лаборатории они выбрали окрестности Стрельца А* — компактного радиоисточника в центре Млечного пути. Считается, что он представляет собой сверхмассивную черную дыру, чья масса в 4,3 млн раз превышает солнечную.
Движение звезды S2 вокруг черной дыры в представлении художника. Источник: ESO/M. Kornmesser
Стрелец А* окружен скоплением звезд. Одно из его светил, известное под обозначением S2, в перицентре подходит к черной дыре на расстояние менее 20 млрд км, что в сто двадцать раз больше расстояния между Солнцем и Землей. Это одна из самых тесно сближающихся со Стрельцом А* звезд. В точке наибольшего сближения S2 движется со скоростью, составляющей почти 3% от скорости света.
На протяжении 27 лет астрономы следили за поведением S2. Наибольший вклад внес VLT. Данные, собранные приемниками GRAVITY, SINFONI и NACO подтвердили, что орбита S2 прецессирует. Положение точки ее наименьшего удаления от Стрельца А* с каждым оборотом меняется: следующий виток орбиты поворачивается по отношению к предыдущему на определенный угол, и все эти витки образуют что-то вроде розетки. Значение прецессии в точности соответствует предсказаниям ОТО.
Помимо этого, VLT позволил ученым узнать больше об окрестностях Стрельца А*. В частности, его данные помогли наложить более жесткие ограничения на количество невидимого вещества (например, темной материи или черных дыр меньшей массы), которое расположено в центре нашей галактики.
Широкоугольное изображение центра Млечного пути. Источник: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard
Прецессия орбиты звезды S2 (концепт). Источник: ESO/L. Calçada
Стрелец А* на карте звездного неба. Источник: ESO, IAU and Sky & Telescope
Исследователи надеются, что после ввода в строй Чрезвычайно Большого Телескопа (ELT ESO), они сумеют обнаружить гораздо более тусклые звезды, чьи орбиты проходят еще ближе к Стрельцу А*. Это может позволить определить параметры ее вращения (спина). Знание массы и спина черной дыры дадут возможность провести новую проверку ОТО на принципиально ином уровне.
По материалам: https://www.eso.org
Источник: universemagazine.com
