Hviezda obiehajúca okolo čiernej diery sa pohybuje v tvare, ktorý potvrdzuje teóriu Einsteina

18.4.2020 (Webnoviny.sk) - Astronómovia po prvý raz dokázali, že hviezda obiehajúca okolo supermasívnej čiernej diery v centre Mliečnej cesty sa okolo nej nepohybuje po orbite v tvare jednoduchej elipsy, ale po mnohých obehoch v priestore skôr opisuje tvar pripomínajúci kvet.

Toto zistenie je výsledkom pozorovaní ďalekohľadom VLT (Very Large Telescop) Európskeho južného observatória (ESO) v čilskom Paranale a opakovaných meraní s čoraz vyššou presnosťou za ostatných 30 rokov, pričom potvrdzuje všeobecnú teóriu relativity Alberta Einsteina. Výskum medzinárodného tímu vedcov približuje článok v odbornom časopise Astronomy & Astrophysics.

Pozorovateľský prielom

"Einsteinova všeobecná teória relativity predpovedá, že dráha telesa viazaného na obežnej dráhe okolo iného objektu nie je uzavretá, ako v teórii gravitácie Isaaca Newtona, ale stáča sa smerom dopredu v rovine obehu. Tento známy efekt, po prvý raz spozorovaný na dráhe planéty Merkúr okolo Slnka, bol jedným z prvých dôkazov podporujúcich všeobecnú teóriu relativity. O sto rokov neskôr sa nám podarilo zistiť rovnaký efekt pri hviezde obiehajúcej okolo kompaktného rádiového zdroja Sagittarius A*, ktorý leží v strede našej Galaxie. Tento pozorovateľský prielom umocňuje naše presvedčenie, že Sagittarius A* musí byť supermasívna čierna diera s hmotnosťou štyroch miliónov Sĺnk," vysvetlil riaditeľ nemeckého Inštitútu Maxa Plancka pre mimozemskú fyziku (MPE) a vedúci spomínaného tridsaťročného programu Reinhard Genzel.

Sagittarius A*, ktorý sa nachádza zhruba 26-tisíc svetelných rokov od Zeme, obklopuje skupina hviezd. Jedna z nich, označovaná ako S2, sa k čiernej diere približuje na vzdialenosť, ktorá je menšia ako 20 miliárd kilometrov, čo z nej robí dosiaľ najbližší objavený objekt na obežnej dráhe okolo nej.

 Schwarzchildova precesia

Keď sa k čiernej diere priblíži najviac, dosahuje rýchlosť troch percent rýchlosti svetla a celý obeh dokončí o približne 16 zemských rokov. Preto výskum hviezdy musel trvať takmer 30 rokov, aby vedci vedeli odhaliť komplexnosť jej pohybu.

Ako priblížil Stefan Gillessen z MPE, ktorý viedol analýzu meraní, po 27-ročnom pozorovaní pohybu S2 a meraniach vedci spoľahlivo detegovali takzvanú Schwarzchildovu precesiu. Tento efekt vzniká, keď sa teleso, ako spomínaná hviezda, stáča a poloha najbližšieho bodu na dráhe okolo obiehaného telesa sa teda mení.

Pri každom ďalšom obehu je obežná dráha pootočená a v priestore postupne opisuje tvar kvetu. Všeobecná teória relativity presne predpovedá mieru, s akou sa orbita stáča, a posledné merania výskumu s ňou úplne súhlasia.

"Keďže merania polohy hviezdy S2 súhlasia s predpoveďou všeobecnej relativity veľmi dobre, môžeme stanoviť ostré limity vzhľadom na množstvo neviditeľnej látky, napríklad rozptýlenej temnej hmoty alebo možných čiernych dier prítomných v blízkosti Sagitarrius A*. To je veľmi dôležité pre naše chápanie vzniku a vývoja supermasívnych čiernych dier," upozornili vedúci projektového tímu z Francúzska Guy Perrin a Karine Perraut.

Spozorovali aj iný efekt

Vedci veria, že budúci ďalekohľad ELT (Extremely Large Telescope) im umožní spozorovať oveľa slabšie hviezdy obiehajúce ešte bližšie pri čiernej diere v centre Mliečnej cesty.

"Ak budeme mať šťastie, mohli by sme nájsť aj hviezdy, na ktoré bude mať vplyv aj rotácia čiernej diery," skonštatoval Andreas Eckart z Kolínskej univerzity. Vďaka tomu by astronómovia mohli priamo zmerať parametre rotácie a hmotnosť Sagittarius A*, ktoré okrem iného definujú vlastnosti časopriestoru v jeho okolí.

Rovnaký medzinárodný vedecký tím, ktorého súčasťou sú odborníci z Francúzska, Portugalska, Nemecka a ESO, pod vedením Franka Eisenhauera z MPE v roku 2018 spozoroval aj iný efekt, ktorý predpovedá všeobecná teória relativity.

Dokázali, že svetlo z hviezdy S2 sa počas obehu okolo Sagitarrius A* posunulo do červenej časti farebného spektra, a teda, že žiarenie hviezdy ovplyvňujú efekty opísané v spomínanej teórii.

Informácie pochádzajú z webstránky Európskeho južného observatória www.eso.org

Viac k témam: čierna diera, hviezda S2, Sagittarius A, vesmír, všeobecná teória relativity
Zdroj: Webnoviny.sk - Hviezda obiehajúca okolo čiernej diery sa pohybuje v tvare, ktorý potvrdzuje teóriu Einsteina © SITA Všetky práva vyhradené.