Datu analīzes rezultāts 26 gadus ilgajiem astronomiskajiem novērojumiem bija oficiāls apstiprinājums tam, ka ar vispārējās relativitātes teorijas palīdzību tiek prognozēta zvaigznes kustības īpatnība supermasīvā melnā cauruma spēcīgajā gravitācijas laukā Piena ceļa centrā. Par to ziņots rakstā zinātniskajā žurnālā Astronomy & Astrophysics.
Visu šo gadu zinātnieku pētījumu objekts ir zvaigzne S2, kas atrodas blakus supermasīvajam melnajam caurumam Strēlnieks A *, kas atrodas Piena Ceļa galaktikas centrā. Melnā cauruma masa ir četrus miljonus reižu lielāka par Saules masu, un tas atrodas 26 tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes. Pati S2 zvaigzne, kas pieder B spektrālajam tipam, ir viena no visvairāk izpētītajām zvaigznēm, kas pieder S klasterim - ātri pārvietojošu zvaigžņu grupai, kas atklāta 2002. gadā.
“Šī ir tikai otrā pieeja starp S2 un melno caurumu, ko mēs esam spējuši izsekot. No otras puses, instrumentu precizitāte pēdējos desmit gados ir ievērojami uzlabojusies, ļaujot šo tikšanos izsekot ar īpaši augstu izšķirtspēju. Mēs vairākus gadus esam rūpīgi gatavojušies šim notikumam, jo tas ļauj mums praksē pārbaudīt relativistisko efektu īpatnības,”sacīja Reinhards Gentzel no Maksa Planka Ārzemes fizikas institūta Gārdinga (Vācija).
Melno caurumu ieskauj vairāki desmiti zvaigžņu un vairāki lieli gāzes mākoņi, kas periodiski tuvojas tam bīstamā attālumā. Saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju šīm sastapšanām un ar tām saistītajiem relativistiskajiem efektiem būs īpaša ietekme uz zvaigznes orbītu, izspiežot tās pericentru. Un zinātnieki to praksē varēja apstiprināt.
2003. gadā zvaigzne bīstamā attālumā pietuvojās melnajam caurumam, kas pirmo reizi ļāva astrofiziķiem izsekot, vai tā trajektorija mainās melnā cauruma gravitācijas ietekmē. Nākamā zvaigznes tuvināšanās ar Strēlnieku A * notika tikai šī gada maijā, kam zinātnieki gatavojās ļoti ilgi un rūpīgi. Pasākumam sekoja vairāki pasaulē vadošie teleskopi.
Habla, VLT un citi lielākie Zemes observatorijas kopš šī gada aprīļa ir sākuši veikt gandrīz nemainīgus S2 novērojumus, izmantojot SINFONI, GRAVITY un NACO instrumentus, kas darbojas infrasarkanā un gandrīz infrasarkanā spektra diapazonā.
Kritiski bija dati, kas savākti 2018. gada maijā, kad zvaigzne pietuvojās melnajam caurumam mazāk nekā 20 miljardu kilometru attālumā. Melnā cauruma un zvaigznes mijiedarbības ietekme bija tik spēcīga, ka melnais caurums paātrināja pēdējās ātrumu līdz 25 miljoniem kilometru stundā (gandrīz 3 procenti no gaismas ātruma).
Reklāmas video:
Zinātnieki atzīmē, ka mijiedarbība it īpaši izpaudās ar straujām zvaigznes krāsas izmaiņām tā saucamā gravitācijas sarkanā nobīdes ietekmē - elektromagnētisko viļņu "izstiepšanu", kad tie skāra zonu ar spēcīgu gravitācijas lauku. S2 gadījumā zvaigzne pamanījās “sarkt”, tuvojoties Strēlniekam A *, pēc kāda laika tā ieguva parasto krāsu. Šīs ietekmes spēks, kā parādīja VLT novērojumi, pilnībā atbilda relativitātes teorijas un ar to saistītās gravitācijas laika dilatācijas parādības prognozētajam.
“Sākotnējie S2 novērojumi ar GRAVITY instrumentu sākās apmēram pirms diviem gadiem. Pat tad mēs identificējām skaidru sarkanā nobīdes efektu, kas saistīts ar melno caurumu, kas vēlreiz apstiprināja Einšteina vispārējo relativitātes teoriju,”saka astrofiziķis Frenks Eizenhauers, kurš strādā ar GRAVITY un SINFONI spektrogrāfiem.
"Mūsu tuvākās pieejas laikā mēs pat pamanījām vāju mirdzumu ap melno caurumu lielākajā daļā attēlu, kas ļāva mums ļoti precīzi izsekot zvaigznes orbītā un galu galā būt aculieciniekam S2 gravitācijas sarkanā nobīde."
Tāpat zinātnieki ir apstiprinājuši, ka S2 kustība ir atkāpusies no ierastās Ņūtona orbītas par summu, kas tika aprēķināta, izmantojot Einšteina aprēķinus. Abi, pēc Dženela un viņa komandas vārdiem, vēlreiz pierāda, ka Einšteinam ir taisnība, aprakstot, kā uzvedas telpas-laika un viss Visums.
Pētnieki saka, ka viņiem tagad ir dabiska laboratorija supermasīvo melno caurumu un relativistisko efektu izpētei.
Nikolajs Khizhnyak