Альберт Эйнштейн снова оказался прав: впервые наблюдения с помощью Большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO) VLT показали, что звезда, которая вращается вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, движется как предсказано общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна. При этом ее орбита имеет форму «розетки», а не эллипса, как предсказывает ньютоновская теория гравитации. Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* расположена в центре Млечного Пути на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли и окружена горячим радиоизлучающим газовым облаком. Так как в данный момент Стрельца A* находится «в спячке» и не поглощает материю, она не выбрасывает энергию и раскаленную материю — джеты. По этой причине черная дыра не видна для большинства телескопов, а рядом с ней расположены десятки звезд и крупных облаков газа. Последние 27 лет астрономы вели наблюдения за звездой S2, так как она движется вокруг черной дыры на расстоянии менее 20 миллиардов километров. При этом S2 вращается не по круговой орбите, а процессирует — это значит что местоположение самой ближайшей к черной дыре точки меняется с каждым оборотом звезды. В результате этой траектории орбита S2 повторяет форму «розетки».

Орбита звезды S2 движется так, как и предсказывала ОТО Эйнштейна

Альберт Эйнштейн был одним из первых физиков в мире, кто решил построить теорию на базе новых экспериментальных данных

В конце декабря 2019 года астрономы сообщили, что несколько звезд, которые вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры Стрельца А*, навели их на мысли о том, что рядом с черной дырой может расположиться червоточина. Однако сегодня речь идет о звезде под названием S2, которая расположена ближе всех к этому космическому монстру. Подробнее об этом читайте в нашем материале. Тогда же наблюдения установили, что максимальное расстояние, на которое звезда приближалась к черной дыре – в мае 2018 года – составляло не менее 20 миллиардов километров, а скорость вращения достигала примерно 25 миллионов километров в час. При этом только сейчас ученым удалось подтвердить, что движется S2 согласно ОТО Эйнштейна.

Во время движения S2 разгоняется до 10% от скорости света. Год на поверхности этой звезды длится 9,9 земных лет, а полный оборот по орбите она совершает за 16 лет. Эксперты также обнаружили, что когда звезда подходит максимально близко к черной дыре, она способна разогнаться до 3% от скорости света. А это очень, очень быстро.

Авторы нового исследования напоминают, что этот эффект впервые наблюдался на примере орбиты Меркурия вокруг Солнца. Более того, открытие подтвердило, что масса Стрельца А* в четыре миллиона раз превышает солнечную. Однако так как S2 – не единственная звезда, расположенная неподалеку от Стрельца А*, ученые разработали компьютерную симуляцию орбит звезд, которые вращаются рядом с черной дырой в центре нашей галактики. Только взгляните на изображение ниже:

Выглядит как произведение искусства

Что такое «Танец звезды»

Как пишут авторы исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, Общая теория относительности предсказывает, что связанные орбиты одного объекта вокруг другого не являются замкнутыми, как в ньютоновской теории гравитации, а прецессируют – это означает, что положение точки ее наименьшего удаления от сверхмассивной черной дыры меняется с новым оборотом – каждый следующий виток орбиты звезды поворачивается по отношению к предыдущему под определенным углом. Вместе все эти витки образуют что-то похожее на «розетку» или цветок, а движение звезды вокруг космического монстра напоминает танец.

Этот эффект, известный как «прецессия Шварцшильда», никогда ранее не измерялся для звезды, расположенной близко со сверхмассивной черной дырой.

Как пишет CNN в ходе работы над исследованием, пока ученые наблюдали за поведением S2, они составили около 330 оценок скорости и положения звезды, используя всего несколько приборов телескопа VLT. Напомню, что впервые этот знаменитый эффект наблюдался на примере орбиты Меркурия вокруг Солнца, что до сих пор являлось первым экспериментальным подтверждением общей теории относительности.

S2 описывает орбиту, по форме напоминающую цветок

Авторы исследования надеются, что в будущем при помощи Чрезвычайно Большого Телескопа ESO (ELT), они смогут увидеть еще более незаметные звезды, которые вращаются еще ближе к черной дыре.

Если повезет, мы сможем обнаружить звезды, которые очень близко подобрались к Стрельцу А*. В будущем это позволит определить параметры вращения таких звезд, или спина.

Андреас Эккарт из университета Кельна.

В этом случае астрономам будут известны два основных параметра – масса и спин. Именно они определяют поведение сверхмассивной черной дыры и свойства пространства-времени вокруг нее. Таким образом, нас с вами ждет совершенно другой уровень проверки теории относительности, так что пожелаем исследователям удачи.