Einsteint igazolta a Tejútrendszer közepén található fekete lyuk körül keringő csillag megfigyelése
„Albert Einstein általános relativitáselmélete szerint két, egymás körül keringő égitest kötött pályája nem zárt, ahogy a newtoni gravitációs elmélet mondja, hanem a mozgás síkjában elfordul. Ez a híres hatás – amit először a Merkúr bolygó Nap körüli pályájánál láttunk – volt az első bizonyíték az általános relativitáselmélet mellett. Most, száz évvel később észleltük ugyanezt a jelenséget egy kompakt rádióforrás, a Sagittarius A* körül keringő csillagnál, a Tejútrendszer központjában” – idézi az Európai Déli Obszervatórium (ESO) közleménye Reinhard Genzelt, a németországi Garchingban működő Max Planck Űrfizikai Intézet (MPE) igazgatóját.
A 30 éve kezdődő megfigyelési program tervezője szerint „a felfedezés megerősíti, hogy a Sagittarius A* egy szupernagy tömegű fekete lyuk, amely 4 milliószor nagyobb tömegű a Napnál”.
A Naptól 26 ezer fényévre lévő Sagittarius A* és a körülötte lévő sűrű csillaghalmaz egyedülálló laboratórium az egyébként felderítetlen és elképesztő gravitációs rendszer fizikájának vizsgálatára. A csillagok egyike, az S2, kevesebb mint 20 milliárd kilométerre (ami a Nap és a Föld távolságának 120-szorosa) söpör el a szupernagy tömegű fekete lyuk mellett, így ez a valaha talált legközelebbi csillag a hatalmas óriás körül. Az S2 jelű csillag a fekete lyukhoz közeli elhaladásakor a fénysebesség majdnem 3 százalékával száguld, így 16 év alatt kerüli meg azt. „Miután két és fél évtizeden át követtük a csillag pályáját, pontos méréseinkkel határozottan érzékeljük az S2 Schwarzschild-precesszióját a Sagittarius A* körüli útján” – idézi az ESO honlapja Stefan Gillessent, az MPE munkatársát, aki az Astronomy & Astrophysics folyóiratban is publikált elemzését vezette.
Precesszió
A csillagok és bolygók többségének nem kör alakú a pályája, így közelebb majd távolabb kerülnek az égitesttől, amely körül keringenek. Az S2 pályája precesszál, ami azt jelenti, hogy pályájának a szupernagy tömegű fekete lyukhoz eső legközelebbi pontja minden fordulóban változik, a következő pálya az előzőhöz képest elmozdul, így rózsa formát képez. Az általános relativitáselmélet pontosan előre jelzi, mennyiben változik a pályája, és a kutatás legutóbbi mérései igazolják az elméletet. A Schwarzschild-precesszióként ismert hatást még sosem mérték meg egy szupernagy tömegű fekete lyuk körül keringő csillag esetében.
Az ESO VLT műszerével végzett mérések abban is segítenek a kutatóknak, hogy többet tudjanak meg a galaxisunk központjában található szupernagy tömegű fekete lyuk környezetéről. A megfigyelést végző csillagászok szerint az S2-vel kapcsolatos mérések jól igazolják az általános relativitáselméletet, ezért szigorú határértékeket lehet meghatározni az olyan láthatatlan anyag mennyiségére, mint amilyen a Sagittarius A* környezetében eloszlott sötét anyag vagy a feltételezhető kisebb fekete lyukak. Ez szerintük nagy jelentőséggel bír a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásának és fejlődésének megértéséhez.
A kutatócsoport összesen több mint 330 mérést végzett az ESO chilei Atacama-sivatagban található VLT műszerflottájával: a GRAVITY, a SINFONI és a NACO műszerekkel. Mivel az S2-nek évekbe telik megkerülni a szupernagy tömegű fekete lyukat, alapvető fontosságú volt a csillag három évtizeden át történő nyomon követése, hogy kiderüljön, milyen jellegzetességekkel bír az orbitális mozgása.
A kutatást az MPE munkatársa, Frank Eisenhauer vezetésével egy nemzetközi kutatócsoport végezte, amelyben közreműködtek francia, portugál, német és az ESO küldötte kutatók is. A GRAVITY együttműködésnek keresztelt kutatócsoport a VLT interferométere számára fejlesztett műszerről kapta a nevét, amely a VLT négy darab, 8 méteres távcsövét egyesíti egy szupertávcsőben (amelynek felbontása így egy 130 méter átmérőjű távcsőével egyezik meg). Ugyanez a kutatócsoport jelentette be 2018-ban az általános relativitáselmélet egy másik igazolását: a kutatók tanúi voltak, ahogy az S2 fényének hullámhossza megnyúlt, amikor megközelítette a Sagittarius A*-ot. „Korábbi eredményünk igazolta, hogy a csillag által kibocsátott fényre érvényes az általános relativitáselmélet. Most kimutattuk, hogy maga a csillag is érzi az általános relativitáselmélet hatásait” – idézi az ESO közleménye Paulo Garciát, a portugáliai Asztrofizikai és Gravitációs Központ kutatóját, a GRAVITY projekt egyik vezetőjét.
(Via ESO)
Korábbi kapcsolódó cikkeink: