VLT заметил танец звезды вокруг сверхмассивной черной дыры
Ее орбита имеет форму цветка, а не эллипса, как предсказывает теория тяготения Ньютона
Наблюдения, сделанные с помощью «Очень большого телескопа» (VLT) ESO, впервые показали, что звезда, вращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного пути, движется так же, как и предсказывает общая теория относительности Эйнштейна.
Ее орбита имеет форму цветка, а не эллипса, как предсказывает теория тяготения Ньютона. Этот долгожданный результат стал возможен благодаря все более точным измерениям в течение почти 30 лет, которые позволили ученым раскрыть тайны черной дыры, скрывающейся в центре нашей галактики.
«Общая теория относительности Эйнштейна» предсказывает, что связанные орбиты одного объекта вокруг другого не замкнуты, как в ньютоновской гравитации, но прецессируют вперед в плоскости движения. Этот знаменитый эффект — впервые увиденный на орбите планеты Меркурий вокруг Солнца — был первое доказательство в пользу Общей Относительности.
— Спустя сто лет мы обнаружили тот же эффект в движении звезды, вращающейся вокруг компактного радиоисточника Стрельца А * в центре Млечного Пути. Этот наблюдательный прорыв усиливает свидетельство того, что Стрелец А * должна быть сверхмассивной черной дырой, в 4 миллиона раз превышающей массу Солнца», — говорит Рейнхард Гензел, директор Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE) в Гархинге, Германия.
Расположенный в 26 000 световых лет от Солнца, Стрелец А * и плотное скопление звезд вокруг него предоставляют уникальную лабораторию для проверки физики в неизведанном и экстремальном режиме гравитации.
Одна из этих звезд, S2, подходит в направлении сверхмассивной черной дыры на самое близкое расстояние менее 20 миллиардов километров (в сто двадцать раз больше расстояния между Солнцем и Землей), что делает ее одной из самых близких звезд, когда-либо найденных на орбите возле черной дыры.
При ближайшем приближении к черной дыре S2 движется в пространстве со скоростью почти в три процента скорости света, совершая оборот по орбите каждые 16 лет.
«После двух с половиной десятилетий наблюдения за звездой на ее орбите наши точные измерения надежно обнаруживают прецессию Шварцшильда S2 на его пути вокруг Стрельца А *», — говорят ученые.
Большинство звезд и планет имеют некруглую орбиту и поэтому двигаются ближе и дальше от объекта, вокруг которого они вращаются. Орбита S2 прецессирует, что означает, что местоположение ее ближайшей точки к сверхмассивной черной дыре меняется с каждым оборотом, так что следующая орбита поворачивается относительно предыдущей, создавая форму цветка.
Общая теория относительности обеспечивает точный прогноз того, насколько ее орбита меняется, и последние измерения, полученные в результате этого исследования, в точности соответствуют теории. Этот эффект, известный как прецессия Шварцшильда, никогда ранее не измерялся для звезды, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры.
Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202037813 , https://www.aanda.org/articles … 3-20/aa37813-20.html