Observationer i det mycket stora teleskopet visade först de effekter som förutspåddes av Einsteins generella relativitetsteori om rörelsen av en stjärna som passerade nära ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan. Detta är kulminationen på en 26-årig teleskopundersökningskampanj i Chile.
Det närmaste supermassiva svarta hålet är laddat i tjocka dammskyer och är 26000 ljusår borta från oss. Detta är ett gravitationsmonster som överstiger solmassan 4 miljoner gånger. Omgiven av en liten stjärna grupp, roterar runt hålet med höga hastigheter. Detta är det mest kraftfulla gravitationsfältet i vår galax och spelar rollen som en idealisk plats att studera gravitationsfysik och testa den allmänna relativitetsteorin.
Den konstnärliga visionen återspeglar stjärnans S2-väg med en nära tillvägagångssätt till ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan. När den närma sig leder det kraftfulla gravitationsfältet till att stjärnans färg ändras något till rött, vilket är en konsekvens av den allmänna relativitetsteorin
Nya IR-undersökningar från känsliga GRAVITY-, SINFONI- och NACO-instrument på Very Large Telescope lät oss följa en av stjärnorna, som heter S2, när den närmade sig det svarta hålet i maj 2018. Närmaste tillvägagångssätt uppnådde mindre än 20 miljarder km med en hastighet på mer än 25 miljoner km / h (nästan 3% av ljusets hastighet).
Teamet jämförde position- och hastighetsmätningarna från GRAVITY och SINFONI tillsammans med tidigare övervakning av S2 med andra verktyg. Vi inkluderade även förutsägelserna av Newtons gravitation, den allmänna relativitetsteorin och andra gravitationsteorier. Nya resultat överensstämmer inte med Newtons förutsägelser och är i perfekt överenskommelse med Einsteins positioner.
Diagrammet visar rörelsen hos en stjärna S2 runt ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan. Består av observationer med teleskop och ESO-instrument i 25 år. En stjärna spenderar 16 år att slutföra ett orbitalflyg och kom nära ett svart hål i maj 2018
Dessa extremt exakta mätningar utförs av ett internationellt team av forskare ledda av Max Planck Institute. Forskare för andra gången lyckades observera den snäva passagen av S2 till det svarta hålet i Galactic Center. Men den här gången använde de avsevärt förbättrad hårdvara.
Nya mätningar visar tydligt effekten av gravitationell redshift. Ljus från en stjärna sträcker sig till längre vågor av det svarta hålets kraftfulla gravitationsfält. Mätningen av ljusets våglängd från S2 passar exakt med vad som förutspåddes i Einsteins generella relativitetsteori. Det här är första gången som en avvikelse från förutsägelsen av Newtons enklare gravitationsteori har observerats när en stjärna rör sig runt ett supermassivt svart hål.
Simuleringen visar stjärnbanor i närheten av ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan. Stjärnan S2 passerar vart 16 år nära ett svart hål. Förra gången konvergens noterades i maj 2018
Forskare använde SINFONI för att mäta S2: s hastighet i riktning från jorden och GRAVITY-enheten för att utföra extremt noggranna beräkningar av stjärnans placering för att bestämma formen av dess omlopp. GRAVITY skapar en skarp bild som gör att du kan följa stjärnbilden på ett avstånd av 26 000 ljusår.
De första observationerna av S2, gjord för 2 år sedan, visade att forskarna fick det perfekta laboratoriet i form av ett svart hål. I ett nära pass var det även möjligt att fixa ett svagt glöd runt det svarta hålet, vilket bidrog till att nära följa stjärnan i sin omlopp. Mer än 100 år har gått, och Einstein lyckas fortfarande bevisa sitt fall.
Det första framgångsrika testet av Einsteins teori nära ett supermassivt svart hål
Inom solsystemet är det möjligt att verifiera fysikens lagar nu och under vissa omständigheter. Därför är det viktigt för astronomer att förstå om dessa lagar är i kraft när gravitationsfält är mycket kraftfulla. Ytterligare översyner förväntas visa en annan relativistisk effekt - en liten rotation av stjärnbana (Schwarzschild precession), eftersom S2 rör sig bort från det svarta hålet.
Stjärnan S2 utför en närmare inställning till ett svart hål i mitten av Vintergatan
Forskare har spenderat mycket tid på att skapa unika kraftfulla verktyg som krävs för att utföra detaljerade mätningar på Very Large Telescope. Fakta som erhållits idag är ett spännande resultat av ett underbart partnerskap.
Simulering av stjärnbanor runt ett svart hål i mitten av Vintergatan
