Astronomi kādu laiku ir zinājuši, ka viena zvaigzne riņķo diezgan tuvu melnajam caurumam mūsu galaktikas centrā. Astronoms Andrea Gešs no UCLA saka, ka spēja novērot šīs divas zvaigznes īsā laika posmā “tango” ap melno caurumu palīdzēs zinātniekiem izmērīt telpas-laika izliekuma ietekmi, un viņiem vajadzētu spēt noteikt, vai Albertam Einšteinam bija taisnība viņa prognoze par to, kā melnie caurumi varētu deformēt vietu un laiku.
"Es esmu ļoti priecīgs atrast divas zvaigznes, kas riņķo ap mūsu galaktikas supermasīvo melno caurumu daudz mazāk nekā cilvēka dzīves laikā," sacīja Gešs. “Tas ir [šo zvaigžņu] tango, kas pirmo reizi atklās telpas un laika patieso ģeometriju netālu no melnā cauruma. Šo mērījumu nevar veikt tikai ar vienu zvaigzni. ”
Ir gandrīz 3000 zvaigžņu, kas riņķo nedaudz tuvu melnajam caurumam, un vairumam no tām orbītas ir 60 gadus vecas vai garākas.
Iepriekš zināmā tuvplāna zvaigzne S0-2 riņķo pa melno caurumu ik pēc 15,5 gadiem. Un tagad jaunatklātā zvaigzne ar nosaukumu S0-102 riņķo melnajā caurumā degošajā 11,5 gadu laikā, kas ir īsākā zināmā jebkuras zvaigznes orbīta netālu no šī melnā cauruma.
Divu zvaigžņu - S0-2 un S0-102 - orbītu rekonstrukcija pie melnā cauruma Piena ceļa centrā. (Citu zvaigžņu orbītas ir attēlotas arī zemākas līnijas.) Fons ir reāls augstas izšķirtspējas reģiona infrasarkanais attēls. Kredīts: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Tādā pašā veidā, kā planētas riņķo ap sauli, S0-102 un S0-2 ir eliptiskā orbītā ap centrālo melno caurumu. Gešs sacīja, ka planētu kustība mūsu Saules sistēmā bija galīgais Ņūtona gravitācijas teorijas pārbaudījums pirms 300 gadiem, un tagad S0-102 un S0-2 kustība būs galīgais pārbaudījums Einšteina vispārējās relativitātes teorijai, kas gravitāciju raksturo kā telpas un laika izliekuma sekas.
"Aizraujoša lieta, redzot zvaigznes iziet cauri pilnīgai orbītāi, ir ne tikai tas, ka jūs varat pierādīt, ka pastāv melnais caurums, bet arī jums ir pirmā iespēja pārbaudīt fiziku, izmantojot šo zvaigžņu kustības," sacīja Gešs. "Parādot, ka tas iet apkārt elipsei, iegūst supermasīvā melnā cauruma masu, bet, ja mēs varam uzlabot mērījumu precizitāti, mēs varam redzēt novirzes no perfektas elipse - kas ir vispārējās relativitātes paraksts."
Tuvojoties tuvākajai zvaigznei, to kustību ietekmēs kosmosa laika izliekums, un gaisma, kas no zvaigznēm virzās uz mums, tiks izkropļota, sacīja Gešs.
S0-2, kas ir 15 reizes gaišāks nekā S0-102, 2018. gadā izies savu tuvāko pieeju melnajam caurumam. S0-102 savu tuvāko pieeju izdara 2021. gadā, tāpēc komanda sekos šīm zvaigznēm, jo tās nokļūt kārdinoši tuvu, bet ne tik tuvu, lai iesūktu, sacīja Gešs.
Geša un viņas kolēģi novēroja S0-2 kopš 1995. gada. 2000. gadā viņa un viņas komanda pirmo reizi ziņoja, ka astronomi ir redzējuši zvaigznes paātrināmies ap supermasīvo melno caurumu. Viņu pētījumi parādīja, ka trīs zvaigznes ir paātrinājušās par vairāk nekā 250 000 jūdzēm stundā gadā, kad tās riņķo ap melno caurumu. Ghez sacīja, ka S0-102 un S0-2 ātrumam vajadzētu arī paātrināties par vairāk nekā 250 000 jūdzēm stundā.
"Fakts, ka mēs varam atrast zvaigznes, kas ir tik tuvu melnajam caurumam, ir fenomenāls," sacīja Gešs. “Tagad tā ir pilnīgi jauna bumbiņa, ņemot vērā eksperimentus, ko varam darīt, lai saprastu, kā laika gaitā aug melnie caurumi, kāda loma ir supermasīvajiem melnajiem caurumiem galaktiku centrā un vai Einšteina vispārējās relativitātes teorija ir derīga netālu no melnais caurums, kur šī teorija nekad iepriekš nav pārbaudīta. Ir aizraujoši, ja tagad ir līdzekļi šī loga atvēršanai. ”
Pētījums tika veikts, izmantojot Keka teleskopus. Komandas darbs tika publicēts 5. oktobrī žurnālā Science.
Avots: UCLA
Galvenais attēla paraksts: Keck I un Keck II teleskopi koncentrējas uz divām zvaigznēm, kuras riņķo ap Piena Ceļa melno caurumu. Fona fotoattēla kredīts: Danas Orklsas / Subaru teleskops uz Mauna Kea, Havaju salas. Pārklājums, ko izveidojusi profesore Andrea Geša un viņas UCLA pētniecības komanda, ir iegūts no datu kopām, kas iegūtas ar W. M. Keck teleskopiem.
