bat-x.ru

Результатом анализа данных за 26 лет астрономических наблюдений стало официальное подтверждение предсказанной общей теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Об этом сообщается в статье научного журнала Astronomy & Astrophysics.

«Хаббл», VLT и другие крупнейшие обсерватории Земли начали вести практически постоянные наблюдения за S2 с апреля этого года, используя инструменты SINFONI, GRAVITY и NACO, работающие в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра.

Ученые отмечают, что взаимодействие, в частности, проявлялось в резком изменении цвета звезды под действием так называемого гравитационного красного смещения – «растягивания» электромагнитных волн при их попадании в области с сильным гравитационным полем. В случае с S2, звезда заметно «покраснела» при сближении с Стрельцом А*, после чего, через некоторое время приобрела свой привычный цвет. Сила этого эффекта, как показали наблюдения VLT, полностью соответствовала тому, что предсказывает теория относительности и связанный с ней феномен гравитационного замедления времени.

В 2003 году звезда сблизилась с черной дырой на опасное расстояние, что впервые позволило астрофизикам проследить за тем, изменилась ли ее траектория под действием притяжения черной дыры. Следующее сближение звезды с Стрельцом А* состоялось лишь в мае этого года, к чему ученые очень долго и тщательно готовились. За событием следили несколько ведущих телескопов мира.

Исследователи говорят, что теперь обладают природной «лабораторией» по исследованию сверхмассивных черных дыр и релятивистских эффектов.

Объектом исследования для ученых все эти годы являлась звезда S2, расположенная рядом с сверхмассивной черной дырой Стрелец А*, находящейся в галактическом центре Млечного Пути. Черная дыра обладает массой в четыре миллиона раз больше массы Солнца и расположена на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли. Сама звезда S2, относящаяся к спектральному классу B, является одной из самых изученных звезд, принадлежащих S-скоплению — группе быстро движущихся звезд, открытой в 2002 году.

Черную дыру окружают несколько десятков звезд и несколько крупных облаков газа, которые периодически с ней сближаются на опасное расстояние. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, эти сближения и связанные с ними релятивистские эффекты будут особым образом влиять на орбиту звезды, смещая ее перицентр. И ученые смогли это подтвердить на практике.

«Наши изначальные наблюдения за S2 с помощью инструмента GRAVITY начались около двух лет назад. Уже тогда мы определили четкий эффект красного смещения, связанного с черной дырой, что в очередной раз подтвердило общую теорию относительности Эйнштейна», — говорит астрофизики Фрэнк Эйзенхауэр, работающий с спектрографами GRAVITY и SINFONI.

«Во время максимального сближения на большинстве изображений мы даже отметили слабое свечение вокруг черной дыры, что позволило очень точно проследить за орбитой звезды и в конечном итоге стать свидетелями гравитационного красного смещения S2».

«Это лишь второе сближение звезды S2 и черной дыры, за которым нам удалось проследить. С другой стороны, точность инструментов заметно выросла за последние десять лет, что позволило проследить за этой встречей со сверхвысоким разрешением. Мы тщательно готовились к этому событию в течение нескольких лет, поскольку оно позволяет на практике проверить особенность релятивистских эффектов», — заявил Райнхард Генцель из Института внеземной физики Общества Макса Планка в Гархинге (Германия).

Аналогичным образом ученые подтвердили, что движения S2 отклонилась от ее привычной Ньютоновской орбиты на то значение, которое было вычислено при помощи выкладок Эйнштейна. И то, и другое, как считают Генцель и его команда, в очередной раз говорит о том, что Эйнштейн прав в описании того, как ведет себя ткань пространства-времени и вся Вселенная в целом.

Важнейшее значение имели данные, собранные именно в мае 2018 года, когда звезда приблизилась к черной дыре на расстоянии менее 20 миллиардов километров. Эффект взаимодействия между черной дырой и звездой оказался настолько сильным, что черная дыра разогнала скорость движения последней до 25 миллионов километров в час (почти 3 процента от скорости света).