Багато альтернативної теорії тяжкості приснилися у ванні, поки чекали автобуса - а може, над легким напоєм чи двома. У ці дні можна розвінчувати (або іншим чином) власну теорію домашніх тварин, передбачивши на папері, що має статися з об’єктом, який близько обертається чорною дірою, - а потім перевірити ці прогнози на спостереження за S2 та, можливо, іншими зірками, що близько обходять наш Центральна надмасивна чорна діра галактики - як вважається, розташована біля джерела радіо Стрілець A *.
S2, яскрава зірка спектрального класу B, пильно спостерігається з 1995 року, за цей час вона завершила одну орбіту чорної діри, враховуючи, що її орбітальний період становить менше 16 років. Очікується, що орбітальна динаміка S2 відрізнятиметься від прогнозованої Кеплера 3rd закон і закон тяжіння Ньютона на величину, яка на три порядки більше, ніж аномальна величина, що спостерігається на орбіті Меркурія. І у випадках Меркурія, і у S2, ці, мабуть, аномальні ефекти прогнозуються теорією загальної відносності Ейнштейна в результаті викривлення простору часу, спричиненого сусіднім масивним об'єктом - Сонцем у випадку Меркурія та чорною дірою у випадку S2.
S2 подорожує з орбітальною швидкістю близько 5000 кілометрів в секунду - це майже 2% швидкості світла. В періапсисі (найближчій точці) його орбіти, як вважається, він потрапить в межах 5 мільярдів кілометрів від радіуса Шварцшильда надмасивного чорного отвору, будучи межею, за якою світло більше не може вийти - і точку, яку ми можемо вільно вважати поверхня чорної діри. Радіус Шварцшильда надмасивної чорної діри - приблизно відстань від Сонця до орбіти Меркурія - а при періапсисі S2 приблизно однакова відстань від чорної діри, як і Плутон від Сонця.
За оцінками, надмасивна чорна діра має масу приблизно чотирьох мільйонів сонячних мас, це означає, що вона могла пообідати кількома мільйонами зірок з часу її утворення в ранньому Всесвіті - і це означає, що S2 лише встигає чіплятися за існування в силу її чудової орбітальна швидкість - завдяки якій вона падає навколо, а не потрапляє в чорну діру. Для порівняння, Плутон залишається на орбіті навколо Сонця, підтримуючи неквапливу орбітальну швидкість майже 5 кілометрів на секунду.
Детальний набір даних про астрометричне положення S2 (правильне піднесення та нахил) змінюється з часом - і звідти його радіальна швидкість, обчислена в різних точках по орбіті, - дає можливість перевірити теоретичні прогнози на спостереження.
Наприклад, за допомогою цих даних можна відслідковувати різні некеплерові та неньютонові функції орбіти S2, включаючи:
- наслідки загальної відносності (із зовнішньої системи відліку, годинники повільні та довжини стискаються у сильніших гравітаційних полях). Це особливості, які очікуються від орбіти класичної чорної діри Шварцшильда;
- момент квадрапольного маси (спосіб обліку того, що гравітаційне поле небесного тіла може бути не зовсім сферичним через його обертання). Це додаткові функції, які очікуються від орбіти чорної діри Керра - тобто чорної діри зі спіном; і
- темна речовина (звичайна фізика припускає, що галактика повинна розлетітись, враховуючи швидкість, на якій вона обертається - що призводить до висновку, що присутня більша маса, ніж зустрічається око).
Але е, це лише один із способів інтерпретації даних. Якщо ви хочете перевірити деякі альтернативні теорії, як-от скажімо, теорія простору океанічної струни - ось ваш шанс.
Подальше читання: Iorio, L. (2010) Довготривалий класичний та загальний релятивістський вплив на радіальні швидкості зірок, що обертаються навколо Sgr A *.
