Новые инфракрасные наблюдения, выполненные с исключительно чувствительными приемниками на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), позволили астрономам отследить движение одной из звезд в окрестностях сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
В ближайшей точке звезда находилась на расстоянии менее 20 миллиардов километров от нее и двигалась со скоростью свыше 25 миллионов километров в час, что составляет почти три процента скорости света.
«Уже во второй раз мы наблюдаем прохождение этой звезды в непосредственной близости к черной дыре в центре нашей Галактики. Но в этот раз благодаря усовершенствованию параметров инструментов мы смогли увидеть звезду с небывалым разрешением. Мы несколько лет интенсивно готовились к этому событию, так как хотели извлечь максимум информации из представившейся нам уникальной возможности», – рассказывает Рейнхард Генцель из Института внеземной физики Макса Планка (Германия), возглавлявший наблюдения.
Орбиты звезд, располагающихся очень близко к сверхмассивной черной дыре в центре Млечного Пути
В 26 000 световых лет от нас, в центре Млечного Пути, скрытая плотными облаками пыли, лежит ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра. Этот гравитационный монстр массой в четыре миллиона Солнц окружен небольшой группой звезд, которые обращаются вокруг него с высокой скоростью.
Столь экстремальная среда – область самого сильного гравитационного поля в нашей Галактике – является идеальным местом для исследования физики тяготения, и в частности для проверки Общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
«В Солнечной системе мы можем проверять выполнение законов физики только в данный момент и при определенных условиях. И поэтому для астрономии так важно убедиться, что эти же законы выполняются и в случае гораздо более сильных гравитационных полей», – добавила Франсуа Дельпланк, глава Отдела системной инженерии ESO.
В своей работе, представленной в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые описывают наблюдения звезды S2, которая совершает один оборот вокруг черной дыры за 16 земных лет по очень эксцентричной орбите. При максимальном приближении к сверхмассивному монстру S2 оказывается на расстоянии не более двадцати миллиардов километров от него, что всего в 120 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца, или вчетверо больше, чем расстояние от Солнца до Нептуна.
Звезда S2 проходит вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути в представлении художника
Для определения формы орбиты S2 группа на протяжении нескольких лет проводила сверхточные измерения движения звезды по направлению к и прочь от Земли, а также изменения ее положения в пространстве. Разрешение последних изображений, полученных с помощью усовершенствованных инструментов ESO, было настолько велико, что смещение S2 можно было измерять от ночи к ночи.
Затем исследователи сравнили собранные за 26 лет данные с предсказаниями, сделанными на основе ньютоновской теории тяготения, Общей теории относительности и других. В итоге оказалось, что полученные результаты не согласуются с теорией Ньютона, но находятся в прекрасном соответствии с предсказаниями Эйнштейна.
Новые измерения ясно продемонстрировали эффект, называемый гравитационным красным смещением: очень сильное гравитационное поле черной дыры растягивает световые волны, испускаемые звездой, делает их более длинными. Изменение длины волны света, приходящего от S2, в точности согласуется с предсказаниями немецкого физика-теоретика.
Итак, спустя более чем сто лет после того, как Альберт Эйнштейн опубликовал свой труд, астрономы еще раз подтвердил его правоту – в лаборатории, гораздо более фантастической, чем он мог себе представить!
Теперь, когда S2 начинает удаляться от черной дыры, планируется продолжение наблюдений. Предполагается, что очень скоро удастся выявить и другой релятивистский эффект: незначительное вращение орбиты звезды, известное как прецессия Шварцшильда. Источник
