For første gang noensinne har forskere sett et stjerneløp forbi det supermassive sorte hullet i hjertet av Melkeveien, og bekreftet at bevegelsen viser effekten av generell relativitet, slik Albert Einstein forutslo.
Stjernene på Melkeveien kretser i et gargantuansk svart hull kalt Skytten A *, som generelt er stille sett fra Jorden, bortsett fra å rive fra hverandre en og annen gjenstand som våger for nær. Det sorte hullets masse er fire millioner ganger solen, og den viser vår galakas sterkeste gravitasjonsfelt, noe som gjør den til - og en liten gruppe stjerner som kretser rundt den med høy hastighet - en perfekt bevis for de ekstreme effektene som Einsteins teori om generell relativitet.
I 26 år har forskere observert sentrum av Melkeveien ved å bruke instrumenter fra European Southern Observatory (ESO). "Det galaktiske senteret var vårt laboratorium for å teste tyngdekraften," sa Odele Straub, en astrofysiker ved Paris-observatoriet og medforfatter av den nye studien, på en ESO-nyhetskonferanse 26. juli.
Astronomer har brukt nye infrarøde observasjoner fra GRAVITY, SINFONI og NACO-instrumentene på ESOs Very Large Telescope i Chile for å følge en stjerne, kjent som S2, som er en del av en gruppe hurtige bevegelser som kretser rundt det supermassive sorte hullet, som ligger 26.000 lys -år fra Jorden.
I mai 2018 var disse astronomene vitne til at S2 passerte veldig nær dette svarte hullet. På den tiden beveget S2 seg ekstremt raskt - 25 millioner km / t. Ved å sammenligne målinger av posisjon og hastighet tatt av GRAVITY og SINFONI og tidligere målinger tatt av S2, fant teamet at det skjevde lyset fra stjernen var i samsvar med spådommer basert på generell relativitetens beskrivelse av hvordan tyngdekraften bøyer rom-tid.
Målingene av S2 viser tydelig en effekt kjent som rødforskyvning, sa ESO-tjenestemenn i en uttalelse.
"Redshift forteller oss hvordan tyngdekraften påvirker fotoner når de ferdes gjennom universet," Andrea Mia Ghez, en astronom og professor ved Institutt for fysikk og astronomi ved University of California, Los Angeles, som ikke var involvert i denne forskningen, fortalte Space.com.
Det supermassive sorte hullets gravitasjonsfelt strakk lyset som forlot S2, og endringen i bølgelengden til lys fra S2 stemmer overens med det som er forutsagt av Einsteins teori, ifølge uttalelsen.
De nye målingene og resultatene stemmer ikke overens med hva som vil bli forutsagt av den enklere, newtonske gravitasjonsteorien, sa forskerne på nyhetskonferansen. Frank Eisenhauer, seniorforsker ved Max Plank Institute for Extraterrestrial Physics og hovedetterforsker for GRAVITY og SINFONI spektrograf, viste en levende graf som fremhevet den divergensen på ESOs nyhetskonferanse - og leste "Einstein 1: 0 Newton" - framkallende jubel fra publikum.
Dette er første gang et slikt avvik fra den Newtonske tyngdekraften er blitt observert i en stjerne rundt et supermassivt svart hull, sa forskerne i uttalelsen, selv om det var andre gang de observerte S2 rundt det sorte hullet; de har sporet systemet i mer enn to tiår. Sist det gikk forbi, for 16 år siden, var målingens oppløsning ikke god nok til å plukke opp relativitetens effekter.
Som mennesker på jorden faller vi, vi slipper ting og flyter ikke av planeten ut i verdensrommet; fra et hverdagsperspektiv forstår vi tyngdekraften ganske godt. Imidlertid, av fysikkens forskjellige lover, "tyngdekraften er det minst testede, selv om det er den vi forstår fra en menneskelig eksistens den beste," sa Ghez. Denne nye forskningen er med på å styrke vår forståelse av tyngdekraften i større skala.
"Å få denne loven rett er super viktig," sa Ghez. Selv om du ikke har det riktig, eller hvis du arbeider med en uriktig forståelse av tyngdekraften - selv i liten skala - kan disse feilene ha samlet seg i større skala, la hun til.
Dette arbeidet viser hvordan tyngdekraften virker i nærheten av et supermassivt svart hull, og dermed forbedrer forskernes forståelse av styrken og dens effekter, sa forskerne. "I solsystemet kan vi bare teste fysikkens lover nå og under visse omstendigheter," sa Françoise Delplancke, leder for systemingeniøravdelingen ved ESO og medforfatter til den nye studien, i uttalelsen. "Så det er veldig viktig i astronomi å også sjekke at disse lovene fremdeles er gyldige der tyngdefeltene er veldig mye sterkere."
Astronomer vil fortsette å observere og studere S2 og håper å snart vise generell relativitetens effekt på en liten rotasjon av stjernens bane når den reiser bort fra det supermassive sorte hullet, sa forskerne.
Resultatene fra den nye forskningen ble publisert online i dag (26. juli) i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics.
