Спостереження за чорною дірою підтвердили загальну теорію відносності Ейнштейна

Результатом аналізу даних за 26 років астрономічних спостережень стало офіційне підтвердження передбаченої загальною теорією відносності особливості руху зірки в сильному гравітаційному полі надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху. Про це повідомляється в статті наукового журналу Astronomy & Astrophysics.

Об’єктом дослідження для науковців всі ці роки була зірка S2, розташована поруч з надмасивної чорною дірою Стрілець А*, що знаходиться в галактичному центрі Чумацького Шляху. Чорна діра володіє масою в чотири мільйони разів більше маси Сонця і розташована на відстані 26 тисяч світлових років від Землі. Сама зірка S2, відноситься до спектрального класу B, є однією з найбільш вивчених зірок, що належать S-скупченню — групі швидко рухомих зірок, відкритої в 2002 році.

«Це лише друге зближення зірки S2 і чорної діри, за яким нам вдалося простежити. З іншого боку, точність інструментів помітно зросла за останні десять років, що дозволило простежити за цією зустріччю з надвисоким дозволом. Ми ретельно готувалися до цієї події протягом декількох років, оскільки воно дає змогу на практиці перевірити особливість релятивістських ефектів», — заявив Райнхард Генцель з Інституту позаземної фізики Товариства Макса Планка в Гархінге (Німеччина).

Чорну дірку оточують кілька десятків зірок і кілька великих хмар газу, які періодично з нею зближуються на небезпечну відстань. Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна, ці зближення і пов’язані з ними релятивістські ефекти будуть особливим чином впливати на орбіту зірки, зміщуючи її перицентр. І вчені змогли підтвердити на практиці.

У 2003 році вона зблизилася з чорною дірою на небезпечну відстань, що вперше дозволило астрофізикам простежити за тим, чи змінилася її траєкторія під дією тяжіння чорної діри. Таке зближення зірки з Стрільцем А* відбулося лише в травні цього року, до чого вчені дуже довго і ретельно готувалися. За подією стежили кілька провідних телескопів світу.

«Хаббл», VLT та інші найбільші обсерваторії Землі почали вести практично постійні спостереження за S2 з квітня цього року, використовуючи інструменти SINFONI, GRAVITY та NACO, що працюють в інфрачервоному та ближньому інфрачервоному діапазонах спектру.

Найважливіше значення мали дані, зібрані саме у травні 2018 року, коли зірка наблизилася до чорної діри на відстані менше 20 мільярдів кілометрів. Ефект взаємодії між чорною дірою і зіркою виявився настільки сильним, що чорна діра розігнала швидкість руху останньої до 25 мільйонів кілометрів на годину (майже 3 відсотки від швидкості світла).

Вчені відзначають, що взаємодія, зокрема, проявлялося в різкій зміні кольору зірки під дією так званого гравітаційного червоного зсуву – «розтягування» електромагнітних хвиль при їх попаданні в області з сильним гравітаційним полем. У випадку з S2, зірка помітно «почервоніла» при зближенні з Стрільцем А*, після чого, через деякий час придбала свій звичний колір. Сила цього ефекту, як показали спостереження VLT, повністю відповідала тому, що пророкує теорія відносності і пов’язаний з нею феномен гравітаційного уповільнення часу.

«Наші початкові спостереження за S2 з допомогою інструменту GRAVITY почалися близько двох років тому. Вже тоді ми визначили чіткий ефект червоного зсуву, пов’язаного з чорною дірою, що в черговий раз підтвердило загальну теорію відносності Ейнштейна», — говорить астрофізики Френк Ейзенхауер, який працює з спектрографами GRAVITY та SINFONI.

«Під час максимального зближення на більшості зображень ми навіть відзначили слабке світіння навколо чорної діри, що дозволило дуже точно простежити за орбітою зірки і в кінцевому підсумку стати свідками гравітаційного червоного зсуву S2».

Аналогічним чином вчені підтвердили, що руху S2 відхилилася від її звичної Ньютонівської орбіти на те значення, яке було обчислено за допомогою викладок Ейнштейна. І те, і інше, як вважають Генцель і його команда, в черговий раз говорить про те, що Ейнштейн прав в описі того, як веде себе тканину простору-часу і весь Всесвіт в цілому.

Дослідники кажуть, що тепер володіють природною «лабораторією» по дослідженню надмасивних чорних дір і релятивістських ефектів.

Добавить комментарий