Резултатът от анализа на данните за 26 години астрономически наблюдения беше официалното потвърждение на предвидената от общата теория на относителността особеност на движението на звезда в силното гравитационно поле на свръхмасивна черна дупка в центъра на Млечния път. Това се съобщава в статия в научното списание Astronomy & Astrophysics.
Обект на изследване за учените през всички тези години е звездата S2, разположена до свръхмасивната черна дупка Стрелец А *, разположена в галактическия център на Млечния път. Черната дупка има маса четири милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето и се намира на 26 хиляди светлинни години от Земята. Самата звезда S2, която принадлежи към спектрален тип В, е една от най-изследваните звезди, принадлежащи към S-клъстера, група от бързо движещи се звезди, открита през 2002 г.
„Това е само вторият подход между S2 и черна дупка, която успяхме да проследим. От друга страна, точността на инструмента се подобри значително през последните десет години, което позволи да се проследи тази среща с ултра висока резолюция. Ние внимателно се подготвяме за това събитие от няколко години, защото това ни позволява да проверим на практика особеността на релативистичните ефекти “, каза Райнхард Гентцел от Института за извънземна физика на Макс Планк в Гърчинг (Германия).
Черната дупка е заобиколена от няколко десетки звезди и няколко големи облака газ, които периодично я приближават на опасно разстояние. Според общата теория на относителността на Айнщайн, тези срещи и свързаните с тях релативистични ефекти ще имат особен ефект върху орбитата на звездата, измествайки нейния перицентър. И учените успяха да потвърдят това на практика.
През 2003 г. звездата се приближи до черната дупка на опасно разстояние, което за първи път позволи на астрофизиците да проследят дали нейната траектория се променя под въздействието на гравитацията на черната дупка. Следващото сближаване на звездата със Стрелец А * се състоя едва през май тази година, за което учените се подготвят много дълго и внимателно. Събитието бе последвано от няколко от водещите световни телескопи.
Хъбъл, VLT и други основни земни обсерватории започнаха да провеждат почти постоянни наблюдения на S2 от април тази година, използвайки инструменти SINFONI, GRAVITY и NACO, работещи в инфрачервения и близкия инфрачервен диапазон на спектъра.
Критични бяха данните, събрани през май 2018 г., когато звездата се приближи до черната дупка на по-малко от 20 милиарда километра. Ефектът от взаимодействието между черна дупка и звезда беше толкова силен, че черната дупка ускори скоростта на последната до 25 милиона километра в час (почти 3 процента от скоростта на светлината).
Промоционално видео:
Учените отбелязват, че взаимодействието, по-специално, се е проявило в рязка промяна в цвета на звездата под въздействието на така нареченото гравитационно червено изместване - „разтягане“на електромагнитните вълни, когато те удрят област със силно гравитационно поле. В случая на S2 звездата забележимо „зачервява“, когато се приближи до Стрелец А *, след което след известно време придоби обичайния си цвят. Силата на този ефект, както показват наблюденията на VLT, беше напълно съвместима с това, което прогнозира теорията на относителността и свързаното с нея явление на гравитационно разширяване на времето.
„Първоначалните ни наблюдения на S2 с инструмента GRAVITY започнаха преди около две години. Още тогава установихме ясен ефект на червено изместване, свързан с черна дупка, което за пореден път потвърди общата теория на относителността на Айнщайн “, казва астрофизикът Франк Айзенхауер, който работи със спектрографите GRAVITY и SINFONI.
"По време на най-близкия ни подход ние дори забелязахме слабо сияние около черната дупка в повечето изображения, което ни позволи много да проследим орбитата на звездата и в крайна сметка да станем свидетели на гравитационното червено изместване на S2."
По същия начин учените потвърдиха, че движението на S2 се е отклонило от обичайната си нютонова орбита с количеството, което е изчислено с помощта на изчисленията на Айнщайн. Според Гензел и неговия екип за пореден път се доказва, че Айнщайн е прав в описанието как се държи тъканта на пространството-времето и цялата Вселена.
Изследователите казват, че сега имат естествена лаборатория за изследване на свръхмасивни черни дупки и релативистични ефекти.
Николай Хижняк