Mange av en alternativ teori om tyngdekraft har blitt drømt om i badekaret, mens de venter på en buss - eller kanskje over en lettdrikk eller to. I disse dager er det mulig å debunkere (eller på annen måte) din egen kjæledyrsteori ved å forutsi på papiret hva som skal skje med et objekt som er tett i bane rundt et svart hull - og deretter teste disse spådommene mot observasjoner av S2 og kanskje andre stjerner som tett kretser rundt vår galaksens sentrale supermassive sorte hull - antatt å ligge ved radiokilden Skytten A *.
S2, en lys B-spektralklasse-stjerne, er blitt nøye observert siden 1995, hvor den har fullført over en bane av det sorte hullet, gitt dens omløpsperiode er mindre enn 16 år. S2s omløpsdynamikk kan forventes å avvike fra det som Keplers 3 ville forutsird lov og Newtons tyngdelov, med et beløp som er tre størrelsesordener større enn den anomale mengden som sees i bane til Merkur. I både Mercurys og S2s tilfeller er disse tilsynelatende anomale effekter spådd av Einsteins teori om generell relativitet, som et resultat av romtidens krumning forårsaket av en massiv gjenstand i nærheten - Solen i Merkurs tilfelle og det sorte hullet i S2s tilfelle.
S2 kjører med en banehastighet på rundt 5000 kilometer i sekundet - noe som er nesten 2% av lysets hastighet. Ved periapsis (nærmeste-i punktet) av sin bane, antas det å komme innen 5 milliarder kilometer fra Schwarzschild-radiusen til det supermassive svarthullet, og er grensen som lyset ikke lenger kan unnslippe - og et punkt vi løst kan betrakte som overflaten av det sorte hullet. Schwarzschild-radius for det supermassive sorte hullet er omtrent avstanden fra sola til bølgen av Merkur - og ved periapsis er S2 omtrent samme avstand fra det sorte hullet som Pluto er fra solen.
Det supermassive sorte hullet anslås å ha en masse på omtrent fire millioner solmasser, noe som betyr at det kan ha spist på flere millioner stjerner siden det ble dannet i det tidlige universet - og betyr at S2 bare klarer å klamre seg til eksistensen i kraft av sin overveldende banehastighet - som holder det å falle rundt, i stedet for å falle ned i det sorte hullet. Til sammenligning forblir Pluto i bane rundt sola ved å opprettholde en bedagelig banehastighet på nesten 5 kilometer per sekund.
Det detaljerte datasettet for S2s astrometriske posisjon (høyre oppstigning og deklinering) endres over tid - og derfra er dens radiale hastighet beregnet på forskjellige punkter langs bane - gir en mulighet til å teste teoretiske forutsigelser mot observasjoner.
Med disse dataene er det for eksempel mulig å spore forskjellige funksjoner som ikke er kepleriske og ikke-Newtonian i S2s bane, inkludert:
- virkningene av generell relativitet (fra en ekstern referanseramme, klokker treg og lengder trekker seg sammen i sterkere tyngdekraftfelt). Dette er funksjoner som forventes fra bane rundt et klassisk Schwarzschild svart hull;
- kvadrapolmasseøyeblikket (en måte å redegjøre for at tyngdefeltet til et himmellegeme kanskje ikke er helt sfærisk på grunn av rotasjonen). Dette er ytterligere funksjoner som forventes fra å kretse rundt et Kerr-svart hull - dvs. et svart hull med spinn; og
- mørk materie (konvensjonell fysikk antyder at galaksen skal fly fra hverandre gitt den hastigheten den roterer på - noe som fører til konklusjonen at det er mer masse til stede enn det som møter øyet).
Men hei, det er bare en måte å tolke dataene på. Hvis du vil teste ut noen alternative teorier - som, sier Oceanic String Space Theory - vel, her er din sjanse.
Videre lesning: Iorio, L. (2010) Langvarige klassiske og generelle relativistiske effekter på stjerners radiale hastigheter som kretser rundt Sgr A *.
