Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat seuranneet tähtirataa Linnunradan ytimen supermassiivisen mustan aukon ohi ja todenneet, että sen liike osoitti yleisen relatiivisuuden suhteen, kuten Albert Einstein ennustaa.
Linnunradan tähdet kiertävät jyrkkää mustaa reikää nimeltään Jousimies A *, joka on yleensä hiljainen maapallosta katsottuna, lukuun ottamatta satunnaisen esineen repimistä, joka venturei liian lähelle. Mustan aukon massa on 4 miljoonaa kertaa auringon massa, ja se osoittaa galaksiamme voimakkaimman painovoimakentän, mikä tekee siitä - ja pienestä tähtiryhmästä, joka kiertää sitä suurella nopeudella - täydellisen todistuspinnan Einsteinin teoriassa ennustetuille äärimmäisille vaikutuksille. yleinen suhteellisuusteoria.
Jo 26 vuoden ajan tutkijat ovat tarkkailleet Linnunradan keskustaa käyttämällä Euroopan eteläisen observatorion (ESO) instrumentteja. "Galaktinen keskus oli laboratorio painovoiman testaamiseksi", Pariisin observatorion astrofysiikka ja uuden tutkimuksen kirjoittaja Odele Straub kertoi ESO: n tiedotustilaisuudessa 26. heinäkuuta. [Einsteinin suhteellisuusteoria selitetty (infografinen)]
Tähtitieteilijät ovat käyttäneet uusia infrapunahavaintoja GRAVITY-, SINFONI- ja NACO-instrumenteista ESOn erittäin suurella teleskoopilla Chilessä seuratakseen tähtia, joka tunnetaan nimellä S2, joka on osa nopeasti liikkuvien tähtien ryhmää, joka kiertää supermassiivista mustaa reikää ja sijaitsee 26 000 valossa. -vuosia maasta.
Toukokuussa 2018 nämä tähtitieteilijät todistivat S2-kulkua hyvin lähellä tätä mustaa reikää. Tuolloin S2 liikkui erittäin nopeasti - 15,5 miljoonaa mph (25 miljoonaa km / h). Vertailemalla GRAVITY- ja SINFONI-asemien sijainnin ja nopeuden mittauksia sekä aiempia S2-mittauksia, ryhmä havaitsi, että tähtien vääntynyt valo oli yhdenmukainen ennusteiden kanssa, jotka perustuvat yleiseen suhteellisuussuhteen kuvaukseen siitä, kuinka painovoima taipuu tilan ja ajan.
S2: n mittaukset osoittavat selvästi punasiirtymäksi kutsutun vaikutuksen, ESO: n virkamiehet totesivat lausunnossaan.
"Redshift kertoo meille, kuinka painovoima vaikuttaa fotoneihin, kun ne kulkevat maailmankaikkeuden läpi", Andrea Mia Ghez, tähtitieteilijä ja professori Los Angelesin Kalifornian yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta, joka ei ollut mukana tässä tutkimuksessa, kertoi Space.com.
Supermassiivisen mustan aukon painovoimakenttä venytti valoa S2: sta lähtien, ja valon aallonpituuden muutos S2: sta vastaa sitä, mitä Einsteinin teoria ennustaa lausunnon mukaan.
Uudet mittaukset ja tulokset eivät ole samaa mieltä sen kanssa, jonka yksinkertaisempi Newtonin painovoiman teoria ennustaisi, tutkijat kertoivat tiedotustilaisuudessa. Frank Eisenhauer, Max Plankin ulkomaisen fysiikan instituutin vanhempi tutkija, GRAVITYn ja SINFONI-spektrografin päätutkija, osoitti elävän kaavion, joka korosti tätä eroa ESO: n tiedotustilaisuudessa - lukemassa "Einstein 1: 0 Newtonia" - herättäen cheers yleisö.
Tämä on ensimmäinen kerta, kun tällaisessa supermassiivisen mustan aukon ympärillä olevassa tähdessä on havaittu poikkeama Newtonin painovoiman teoriasta, tutkijat totesivat lausunnossa, vaikkakin toisen kerran he havaitsivat S2: n mustan aukon ympärillä; he ovat seuranneet järjestelmää yli kaksi vuosikymmentä. Viimeksi, kun se ohi, 16 vuotta sitten, mittausten tarkkuus ei ollut tarpeeksi hyvä ottamaan suhteellisuustehosteet.
Ihmisinä maan päällä putoamme, pudotamme asioita ja emme kellu planeetalta avaruuteen; Arjen näkökulmasta ymmärrämme painovoiman melko hyvin. Fysiikan erilaisista laeista kuitenkin "painovoimaa testataan vähiten, vaikka [se] ymmärrämme parhaiten ihmisen olemassaolosta", Ghez sanoi. Tämä uusi tutkimus auttaa vahvistamaan ymmärrystämme painovoimasta laajemmassa mittakaavassa.
"Tämän lain oikein saaminen on erittäin tärkeää", Ghez sanoi. Vaikka sinulla ei ole oikein tai työskentelet väärin ymmärtämättä painovoimaa - jopa pienessä mittakaavassa -, nämä virheet voivat olla kertyneet suurempaan mittakaavaan, hän lisäsi.
Tämä työ osoittaa, kuinka painovoima toimii supermassiivisen mustan aukon lähellä, mikä parantaa tutkijoiden ymmärrystä voimasta ja sen vaikutuksista, tutkijat sanoivat. "Täällä aurinkokunnassa voimme testata vain fysiikan lakeja nyt ja tietyissä olosuhteissa", Françoise Delplancke, ESO: n järjestelmätekniikan osaston päällikkö ja uuden tutkimuksen kirjoittaja, totesi lausunnossa. "Joten tähtitieteen kannalta on erittäin tärkeää tarkistaa myös, että nuo lait ovat edelleen voimassa, jos painovoimakentät ovat paljon voimakkaampia."
Tähtitieteilijät jatkavat S2: n tarkkailua ja tutkimusta ja toivovat pian pystyvänsä osoittamaan yleisen relatiivisuuden suhteen tähtien kiertoradan pieneen pyörimissuhteeseen, kun se kulkee pois supermassiivisesta mustasta aukosta, tutkijat kertoivat.
Uuden tutkimuksen tulokset julkaistiin tänään verkossa (26. heinäkuuta) Astronomy & Astrophysics -lehdessä.
