Újra igazolták Einstein relativitáselméletét

A csillagászoknak először sikerült megfigyelni olyan csillagot, ami nagyon nagy tömegű fekete lyuk körül kering a Tejútrendszerben. A csillag mozgása pedig igazolja Einstein relativitáselméletét is. 

Az erről szóló tanulmány az Astronomy & Astrophysics nevű tudományos lapban jelent meg, a megfigyelést az Európai Déli Megfigyelő Intézet munkatársai írták le, a megfigyelés a chilei Atacama-sivatagban találhat teleszkóppal történt.  A csillag pályája a megfigyelés szerint rózsa formájú volt, annak ellenére, hogy Newton gravitációs elmélete szerint a pályának ellipszis alakúnak kellene lenni, így azonban Einstein relativitáselmélete igazolódott.   

Einstein általános relativitáselmélete szerint két, egymás körül keringő égitest kötött pályája nem zárt, ahogy a newtoni gravitációs elmélet mondja, hanem a mozgás síkjában elfordul. Ezt legelőször a Merkúr bolygó Nap körüli pályájánál látták a kutatók, tulajdonképpen az volt az első igazolása a relativitáselméletnek. 

Most száz évvel később ugyanazt a jelenséget észlelték a Sagittarius A* körül keringő csillagnál, a Tejútrendszer központjában.

Ez a felfedezés megerősíti, hogy a Sagittarius A* egy szupernagy tömegű fekete lyuk lehet, amely 4 milliószor nagyobb tömegű a Napnál

 – mondjaReinhard Genzel, a németországi Max Planck Űrfizikai Intézet (MPE) igazgatója, valamint annak a 30 éves programnak a tervezője, amely ehhez az eredményhez vezetett.

A csillagok egyike, az S2, kevesebb mint 20 milliárd kilométerre (ami a Nap és a Föld távolságának 120-szorosa) közelíti meg a szupernagy tömegű fekete lyukat, így ez a valaha látott legközelebbi csillag a hatalmas fekete lyuk közelében.  Az S2 jelű csillag a fekete lyukhoz közeli elhaladásakor a fénysebesség majdnem 3 százalékával halad,és 16 év alatt kerüli meg azt.

Miután két és fél évtizeden át követtük a csillag pályáját, pontos méréseinkkel határozottan érzékeljük az S2 Schwarzschild-precesszióját a Sagittarius A* körüli útján

 – mondja Stefan Gillessen, az MPE munkatársa. 

A csillagok és bolygók többségének nem kör alakú a pályája, így közelebb majd távolabb kerülnek az égitesttől, amely körül keringenek. Az S2 pályája precesszál, vagyis a már említett fekete lyukhoz közelebb eső pályája minden fordulóban változik. Ahogyan elmozdul a következő pálya, úgy lassan rózsa formát képez. Az általános relativitáselmélet pontosan előre jelzi, mennyiben változik a pályája, és a kutatás legutóbbi mérései igazolják az elméletet.

Az ESO VLT műszerével végzett mérések abban is segítenek a kutatóknak, hogy többet tudjanak meg a galaxis központjában található szupernagy tömegű fekete lyuk környezetéről.

Mivel az S2-vel kapcsolatos mérések ilyen jól igazolják az általános relativitáselméletet, szigorú határértékeket szabhatunk meg a láthatatlan anyag mennyiségére, mint amilyen a Sagittarius A* környezetében eloszlott sötét anyag vagy a feltételezhető kisebb fekete lyukak. Ez nagy jelentőséggel bír a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásának és fejlődésének megértése szempontjából

– mondják a projekt francia vezető kutatói, Guy Perrin és Karine Perraut.

Az eredmény az S2 jelű csillag 27 éves megfigyelésének csúcspontja, amely nagyrészt az ESO chilei Atacama-sivatagban található VLT műszerekkel történt. Összesen több mint 330 mérést végzett a GRAVITY, a SINFONI és a NACO műszerekkel. Mivel az S2-nek évekbe telik megkerülni a szupernagy tömegű fekete lyukat, alapvető fontosságú volt a csillag három évtizeden át történő nyomon követése, hogy kiderüljön, milyen jellegzetességekkel bír az orbitális mozgása.

Az ESO VLT műszerével végzett mérések abban is segítenek a kutatóknak, hogy többet tudjanak meg a galaxisunk központjában található szupernagy tömegű fekete lyuk környezetéről. „Mivel az S2-vel kapcsolatos mérések ilyen jól igazolják az általános relativitáselméletet, szigorú határértékeket szabhatunk meg a láthatatlan anyag mennyiségére, mint amilyen a Sagittarius A* környezetében eloszlott sötét anyag vagy a feltételezhető kisebb fekete lyukak. Ez nagy jelentőséggel bír a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásának és fejlődésének megértése szempontjából.” – mondják a projekt francia vezető kutatói, Guy Perrin és Karine Perraut.