Астрономи з колаборації GRAVITY змогли вперше безпосередньо виявити прецесію орбіти зірки поблизу надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху. Це відкриття є новим важливим підтвердженням застосовності Загальної теорії відносності, повідомляється на сайті Європейської південної обсерваторії.
Загальна теорія відносності Ейнштейна є однією з найважливіших теорій гравітації і підтверджується безліччю різних експериментів. Вже виявлено відхилення світла зірок поблизу Сонця і гравітаційне лінзування на прикладі далеких галактик, відкрито уповільнення часу при русі в гравітаційному полі і кілька разів вдалося зареєструвати гравітаційні хвилі.
У 2002 році результати спостережень за групою швидко рухомих зірок, відомої як S-скупчення, дозволили підтвердити існування в центрі Чумацького Шляху надмасивної чорної діри, яка пов'язана з компактним радіоджерелом Стрілець А *. Невелика відстань до чорної діри і високі швидкості деяких зірок скупчення роблять їх зручним природним майданчиком для перевірки явищ, передбачених Загальною теорією відносності. Серед них можна виділити яскраву молоду зірку S2 (або S0-2) спектрального класу В, яка здійснює повний оборот навколо чорної діри за 16 років і наближається до неї на 17 світлових годин, що в 4 рази більше, ніж відстань від Сонця до Нептуна.
Спостереження за цією зіркою ведуться вже кілька десятків літ.Ще в 2017 році була показана можливість експериментальної реєстрації релятивістських ефектів у зірки S2, причому з'ясувалося, що властивості самої зірки не впливають на спостереження. У травні 2018 року зірка S2 наблизилася до чорної діри на відстань менше 20 мільярдів кілометрів, що дозволило астрономам з колаборації GRAVITY вперше підтвердити передбачувані теорією відносності особливості руху зірки в сильному гравітаційному полі, а також накласти обмеження на порушуваність принципу локальної просторової інваріантності.
Тепер же група астрономів під керівництвом Френка Ейзенхауера (Frank Eisenhauer) повідомила про нове важливе відкриття, яке зроблено на основі аналізу даних за 27 років спостережень зірки S2 за допомогою приймачів GRAVITY, SINFONI і NACO, встановлених на телескопі VLT в Чилі. Вчені вперше зареєстрували у зірки прецесію Шварцшильда - релятивістський ефект, що полягає в тому, що орбіта об'єкта (в даному випадку зірки S2), що рухається в полі тяжіння іншого об'єкта (чорної діри), не замкнута (як у випадку Ньютоновської теорії), а прецесує в площині орбіти в напрямку руху. Подібне явище, відоме як аномальне зрушення перигелія Меркурія, стало свого часу одним з перших серйозних доказів теорії відносності. Дані спостережень GRAVITY повністю узгоджуються з теоретичними передбаченнями на рівні статистичної значущості в 5-6 сигма.
Очікується, що після введення в дію телескопа ELT астрономи отримають можливість знайти більш тьмяні і близькі до чорної діри зірки, що дозволить дізнатися з високою точністю її масу і спин.
Раніше ми розповідали про те, як виглядають околиці надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху і яким чином цей загадковий об'єкт допоміг народитися новим зіркам.