Astronómovia už nejaký čas vedeli, že jedna hviezda obieha pomerne blízko k čiernej diere v strede našej galaxie. Astronómka Andrea Ghez z UCLA hovorí, že schopnosť sledovať tieto dve hviezdy v krátkom období „tanga“ okolo čiernej diery pomôže vedcovi zmerať účinky časopriestoru a mali by byť schopní zistiť, či Albert Einstein mal pravdu v jeho predpoveď, ako by čierne diery mohli deformovať priestor a čas.
"Veľmi ma teší, že nájdem dve hviezdy, ktoré obiehajú superhmotnú čiernu dieru našej galaxie za oveľa menej ako život človeka," uviedol Ghez. „Je to tango [týchto hviezd], ktoré prvýkrát odhalí skutočnú geometriu priestoru a času blízko čiernej diery. Toto meranie nemožno vykonať iba s jednou hviezdou. “
Existuje takmer 3 000 hviezd obiehajúcich okolo čiernej diery a väčšina z nich má obežné dráhy 60 rokov alebo dlhšie.
Doteraz známa blízka hviezda S0-2 obieha čiernu dieru každých 15,5 rokov. A teraz, novo nájdená hviezda, nazývaná S0-102, obieha čiernu dieru v horúcej 11,5 roku, čo je najkratšia známa obežná dráha ktorejkoľvek hviezdy v blízkosti tejto čiernej diery.
Rekonštrukcia obežných dráh dvoch hviezd - S0-2 a S0-102 - v blízkosti čiernej diery v strede Mliečnej dráhy. (Obežné dráhy ostatných hviezd sú tiež znázornené slabšími čiarami.) Pozadie predstavuje skutočný infračervený obraz oblasti s vysokým rozlíšením. Kredit: Andrea Ghez a kol. /UCLA/Keck
Rovnakým spôsobom, ako planéty obiehajú okolo Slnka, S0-102 a S0-2 sú na eliptickej obežnej dráhe okolo strednej čiernej diery. Ghez povedal, že planétový pohyb v našej slnečnej sústave bol konečným testom pre Newtonovu gravitačnú teóriu pred 300 rokmi, a teraz pohyb S0-102 a S0-2 bude posledným testom pre Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity, ktorá popisuje gravitáciu ako dôsledkom zakrivenia priestoru a času.
"Vzrušujúce na tom, ako hviezdy prechádzajú cez svoju úplnú obežnú dráhu, je nielen to, že dokážete, že existuje čierna diera, ale máte prvú príležitosť otestovať základnú fyziku pomocou pohybov týchto hviezd," uviedol Ghez. "Ukázať, že ide okolo elipsy, poskytuje hmotnosť superhmotnej čiernej diery, ale ak dokážeme zlepšiť presnosť meraní, vidíme odchýlky od dokonalej elipsy - čo je podpis všeobecnej relativity."
Keď sa hviezdy dostanú k svojmu najbližšiemu priblíženiu, ich pohyb bude ovplyvnený zakrivením časopriestoru a svetlo prechádzajúce z hviezd k nám bude skreslené, uviedol Ghez.
S0-2, čo je 15-krát jasnejšie ako S0-102, prejde v roku 2018 svojim najbližším priblížením k čiernej diere. S0-102 dosiahne najbližší priblíženie v roku 2021, takže tím bude sledovať tieto hviezdy, keď budú sledovať dostať sa úchvatne blízko, ale nie dosť blízko na to, aby sa tam vysalo, uviedol Ghez.
Ghez a jej kolegovia pozorujú S0-2 od roku 1995. V roku 2000 ona a jej tím prvýkrát uviedli, že astronómovia videli hviezdy zrýchľujúce sa okolo supermasívnej čiernej diery. Ich výskum ukázal, že tri hviezdy sa zrýchlili o viac ako 250 000 mph ročne, keď obiehali okolo čiernej diery. Rýchlosť S0-102 a S0-2 by sa mala pri najbližšom priblížení zrýchliť o viac ako 250 000 mph, povedal Ghez.
"Skutočnosť, že nájdeme hviezdy, ktoré sú tak blízko čiernej diery, je fenomenálna," uviedol Ghez. „Teraz je to úplne nová hra, čo sa týka experimentov, ktoré môžeme urobiť, aby sme pochopili, ako čierne diery rastú v priebehu času, úlohu supermasívnych čiernych dier hrajú v strede galaxií a či je Einsteinova teória všeobecnej relativity platná v blízkosti čierna diera, kde táto teória ešte nikdy nebola testovaná. Je vzrušujúce mať teraz prostriedky na otvorenie tohto okna. “
Výskum sa uskutočnil pomocou Keckových ďalekohľadov. Dokument tímu bol publikovaný 5. októbra v časopise Science.
Zdroj: UCLA
Titulok oloveného obrázka: Teleskopy Keck I a Keck II sa zameriavajú na dve hviezdy obiehajúce čiernu dieru Mliečnej dráhy. Fotografie na pozadí: Dan Birchall / Subaru Telescope na Mauna Kea, Havaj. Prekrytie vytvorila profesorka Andrea Ghez a jej výskumný tím v UCLA a pochádzajú zo súborov údajov získaných s ďalekohľadmi W. M. Keck.
