Astronomit ovat tienneet jonkin aikaa yhden tähden, joka kiertää melko lähellä mustaa reikää galaksissamme. UCLAn tähtitieteilijä Andrea Ghez sanoo, että kyky seurata näitä kahta tähteä lyhyen ajanjakson 'tangoissa' mustan aukon ympärillä auttaa tutkijoita mittaamaan avaruus-ajan kaarevuuden vaikutuksia, ja heidän tulisi pystyä selvittämään, oliko Albert Einstein oikeassa hänen ennusteensa siitä, kuinka mustat aukot voisivat vääristää tilaa ja aikaa.
"Olen erittäin iloinen löytäessään kaksi tähteä, jotka kiertävät galaksimme supermassiivista mustaa reikää paljon vähemmän kuin ihmisen elinaikana", sanoi Ghez. ”[Tähtien] tango paljastaa ensimmäisen kerran todellisen tilan ja ajan geometrian mustan aukon lähellä. Tätä mittausta ei voida suorittaa vain yhdellä tähdellä. "
On melkein 3000 tähteä, jotka kiertävät jonkin verran mustaa reikää, ja useimpien niiden kiertoradat ovat vähintään 60 vuotta.
Aiemmin tunnettu lähitähti, S0-2, kiertää mustaa reikää 15,5 vuoden välein. Ja nyt vasta löydetty tähti, nimeltään S0-102, kiertää mustan aukon palavassa 11,5 vuoden aikana, mikä on minkä tahansa tähden lyhyin tunnettu kiertorata tämän mustan aukon lähellä.
Kahden tähden - S0-2 ja S0-102 - kiertoratojen jälleenrakentaminen Linnunradan keskustan mustan aukon lähellä. (Muiden tähtien kiertoradat on kuvattu myös himmeämmillä viivoilla.) Tausta on todellinen korkearesoluutioinen infrapunakuva alueesta. Tunnustus: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Samalla tavalla kuin planeetat kiertävät auringon ympäri, S0-102 ja S0-2 ovat kumpikin elliptisellä kiertoradalla keskimmäisen mustan aukon ympärillä. Ghez sanoi, että aurinkojärjestelmämme planeettaliike oli perimmäinen testi Newtonin gravitaatioteorialle 300 vuotta sitten, ja nyt S0-102: n ja S0-2: n liike on lopullinen testi Einsteinin yleiselle suhteellisuusteorialle, joka kuvaa painovoimaa seuraus tilan ja ajan kaarevuudesta.
"Jännittävä asia, kun näet tähdet läpäisevän täydellisen kiertoradallaan, ei ole vain se, että voit todistaa mustan aukon olemassaolon, vaan sinulla on myös ensimmäinen mahdollisuus testata fysiikan perusta näiden tähteiden liikkeillä", Ghez sanoi. "Osoittamalla, että se kulkee ellipsissä, saadaan supermassiivisen mustan reiän massa, mutta jos voimme parantaa mittausten tarkkuutta, näemme poikkeamia täydellisestä ellipsistä - mikä on yleisen suhteellisuustekijän allekirjoitus."
Kun tähdet saapuvat lähimpään lähestymistapaansa, avaruusajan kaarevuus vaikuttaa niiden liikkeeseen, ja tähtiiltä meille kulkeva valo vääristyy, Ghez sanoi.
S0-2, joka on 15 kertaa vaaleampi kuin S0-102, käy läpi lähimmän lähestymistapansa mustaan reikään vuonna 2018. S0-102 tekee lähimmän lähestymistavansa vuonna 2021, joten joukkue seuraa näitä tähtiä, kun ne päästä houkuttelevasti lähelle, mutta ei riittävän lähelle imeytyäkseen, Ghez sanoi.
Ghez ja hänen kollegansa ovat seuranneet S0-2: ta vuodesta 1995. Vuonna 2000 hän ja hänen tiiminsä kertoivat - ensimmäistä kertaa - että tähtitieteilijät olivat nähneet tähdet kiihtyvän supermassiivisen mustan aukon ympärillä. Heidän tutkimuksensa osoitti, että kolme tähteä oli kiihtynyt yli 250 000 mph vuodessa, kun ne kiertävät mustaa reikää. S0-102: n ja S0-2: n nopeuden tulisi myös kiihtyä yli 250 000 mph lähimmässä lähestymisessä, Ghez sanoi.
"Se, että voimme löytää tähtiä, jotka ovat niin lähellä mustaa reikää, on ilmiömäistä", sanoi Ghez. ”Nyt se on aivan uusi pallopeli, mitä tulee kokeisiin, joita voimme tehdä ymmärtääksesi kuinka mustat aukot kasvavat ajan myötä, supermassiivisten mustien reikien rooli galaksien keskustassa ja onko Einsteinin teoria yleissuhteellisuudesta pätevä musta aukko, jossa tätä teoriaa ei ole koskaan testattu aikaisemmin. On mielenkiintoista saada nyt keino avata tämä ikkuna. "
Tutkimus tehtiin Keck-teleskoopeilla. Ryhmän paperi julkaistiin 5. lokakuuta Science-lehdessä.
Lähde: UCLA
Johtava kuvan kuvateksti: Keck I- ja Keck II-kaukoputket keskittyvät kahteen Tähtien mustan aukon kiertävään tähteen. Taustakuva: Dan Birchall / Subarun kaukoputki Mauna Keassa, Havaijilla. Professori Andrea Ghezin ja hänen UCLA: n tutkimusryhmän luoma peittokuva on W. M. Keckin teleskooppien avulla saatuja tietokokonaisuuksia.
