Вперше дослідники спостерігали за зірковою гонкою повз надмасивну чорну діру в основі Чумацького Шляху, перевіряючи, що її рух показав наслідки загальної відносності, як прогнозував Альберт Ейнштейн.
Зірки Чумацького Шляху виходять на орбіту чорної діри, яка називається Стрілець А *, яка, як правило, тиха, як дивиться з Землі, за винятком того, що розриває випадкові об'єкти, що заходять занадто близько. Маса чорної діри в 4 мільйони разів більша від сонця, і вона демонструє найсильніше гравітаційне поле нашої галактики, завдяки чому вона - і невелика група зірок, що обертаються навколо неї з великою швидкістю - є ідеальним підґрунтям для надзвичайних наслідків, передбачених теорією Ейнштейна загальна відносність.
Протягом 26 років дослідники спостерігали за центром Чумацького шляху за допомогою інструментів Європейської південної обсерваторії (ESO). "Галактичний центр був нашою лабораторією для перевірки сили тяжіння", - заявила на конференції з прес-конференції ESO 26 липня на прес-конференції ESO Одель Страуб, астрофізик Паризької обсерваторії та співавтор нового дослідження.
Астрономи використали нові інфрачервоні спостереження з приладів GRAVITY, SINFONI і NACO на дуже великому телескопі ESO в Чилі, щоб слідкувати за зіркою, відомою як S2, яка входить до групи швидкозмінних зірок, що обходять навколо надмасивної чорної діри, розташованої 26 000 світла -років від Землі.
У травні 2018 року ці астрономи стали свідками проходу S2 дуже близько до цієї чорної діри. У той час S2 рухався надзвичайно швидко - 15,5 млн. Миль / год (25 млн. Км / год). Порівнюючи вимірювання положення та швидкості, зроблені GRAVITY та SINFONI, та попередні вимірювання S2, команда виявила, що викривлене світло від зірки узгоджується з прогнозами на основі опису загальної відносності того, як гравітація вигинає простір-час.
Вимірювання S2 чітко показують ефект, відомий як червоний зміщення, заявили чиновники ESO.
"Redshift розповідає нам, як гравітація впливає на фотони, коли вони подорожують Всесвітом", - Андреа Міа Гез, астроном і професор кафедри фізики та астрономії в Каліфорнійському університеті, Лос-Анджелес, яка не брала участь у цьому дослідженні, розповів Space.com.
Гравітаційне поле надмасивної чорної діри розтягувало світло, залишаючи S2, а зміна довжини хвилі світла від S2 вирівнюється з тим, що передбачено теорією Ейнштейна.
Нові вимірювання та результати не узгоджуються з тим, що було б передбачено простішою ньютонівською теорією гравітації, заявили дослідники на прес-конференції. Френк Айзенхауер, старший науковий співробітник Інституту позаземної фізики Макса Планка та головний дослідник ГРАВІТНОСТІ та спектрографа SINFONI, показав яскравий графік, що підкреслює цю розбіжність на прес-конференції ESO - читаючи "Ейнштейн 1: 0 Ньютона" - викликаючи привіт аудиторії.
Це вперше таке відхилення від ньютонівської теорії сили тяжіння спостерігалось у зірки навколо надмасивної чорної діри, зазначають дослідники у заяві, хоча це був другий раз, коли вони спостерігали S2 навколо чорної діри; вони стежать за системою більше двох десятиліть. Востаннє, коли це було минуло, 16 років тому, роздільна здатність вимірювань була недостатньо хорошою, щоб отримати ефекти відносності.
Як люди на Землі, ми падаємо, ми кидаємо речі і не пливемо з планети у космос; з повсякденної точки зору ми розуміємо гравітацію досить добре. Однак із різних законів фізики "гравітація є найменш випробуваною, хоча [саме] ми розуміємо з людського існування найкраще", - сказав Гез. Це нове дослідження допомагає зміцнити наше розуміння сили тяжіння в більш широких масштабах.
"Отримати право цього закону дуже важливо", - сказав Гез. Навіть якщо ви не маєте права або працюєте з неправильним розумінням тяжкості - навіть у невеликому масштабі - ці помилки, можливо, накопичились у більшому масштабі, додала вона.
Ця робота показує, як гравітація діє поблизу надмасивної чорної діри, тим самим покращуючи розуміння вченими сили та її наслідків, вважають дослідники. "Тут, у Сонячній системі, ми можемо перевірити закони фізики лише зараз та за певних обставин", - заявила у заяві Франсуаза Делпланкке, керівник відділу системної інженерії ESO та співавтор нового дослідження. "Тому в астрономії дуже важливо перевірити, чи ті закони все ще діють там, де гравітаційні поля дуже сильніші".
Астрономи продовжуватимуть спостерігати і вивчати S2 і сподіваються, що незабаром виявиться вплив загальної відносності на малі обертання орбіти зірки, коли вона від'їжджатиме від надмасивної чорної діри, заявили дослідники.
Результати нового дослідження були опубліковані в Інтернеті сьогодні (26 липня) у журналі Astronomy & Astrophysics.
