С тех пор, как она была впервые обнаружена в 1974 году, астрономы жаждут получше взглянуть на сверхмассивную черную дыру (СЧД) в центре нашей галактики. Известный как Стрелец A *, ученые смогли оценить положение и массу этой SBH только путем измерения воздействия, которое она оказывает на звезды, вращающиеся вокруг нее. Но до сих пор более подробные наблюдения ускользали от них, отчасти благодаря газу и пыли, которые скрывают это.
К счастью, Европейская южная обсерватория (ESO) недавно начала работу с СИЛА ТЯЖЕСТИ интерферометр, последний компонент в их Очень большой телескоп (VLT). Используя этот инструмент, который сочетает в себе формирование изображений в ближнем инфракрасном диапазоне, адаптивную оптику и значительно улучшенное разрешение и точность, им удалось сделать снимки звезд, вращающихся вокруг Стрельца A *. И то, что они наблюдали, было весьма захватывающим.
Одна из основных целей GRAVITY - изучить гравитационное поле вокруг Стрельца A *, чтобы произвести точные измерения звезд, вращающихся вокруг него. Поступая таким образом, группа GRAVITY, в которую входят астрономы из ESO, Института Макса Планка и множества европейских исследовательских институтов, сможет проверить теорию Эйнштейна. Общая теория относительности как никогда раньше.
Спитцеровское изображение ядра галактики Млечный Путь. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / С. Столовы (SSC / Caltech)
В том, что было первым наблюдением, проведенным с помощью нового инструмента, команда GRAVITY использовала свои мощные возможности интерферометрической визуализации для изучения S2, слабой звезды, которая вращается вокруг Стрельца A * с периодом всего 16 лет. Этот тест продемонстрировал эффективность инструмента GRAVITY, который в 15 раз более чувствителен, чем отдельные 8,2-метровые единичные телескопы, на которых в настоящее время полагается VLT.
Это было историческим достижением, поскольку четкое изображение центра нашей галактики - это то, что раньше ускользало от астрономов. Как объяснил Universe Today по электронной почте ведущий ученый GRAVITY Фрэнк Эйзенхауэр из Института внеземной физики Макса Планка в Гархинге, Германия:
«Во-первых, Галактический Центр скрыт за огромным количествоммежзвездной пыли, и она практически не видна в оптическихдлины волн. Звезды можно наблюдать только в инфракрасном диапазоне, поэтому сначала мыДля этого пришлось разработать необходимые технологии и инструменты.Во-вторых, в Центре Галактики сосредоточено так много звезд, чтообычный телескоп недостаточно резкий, чтобы их разрешить. Это было только вв конце 1990-х и в начале этого века, когда мы научилисьрезкость изображений с помощью спекл-интерферометрии и адаптивнойоптика, чтобы увидеть звезды и наблюдать их танец вокруг центральной чернойотверстие.'
Но более того, наблюдение S2 было очень своевременным. В 2018 году звезда окажется на ближайшей к Стрельцу A * точке своей орбиты - всего в 17 световых часах от нее. Как видно из видео ниже, именно в этот момент S2 будет двигаться намного быстрее, чем в любой другой точке своей орбиты (орбита S2 выделена красным, а положение центральной черной дыры отмечено значком красный Крест).
При ближайшем приближении S2 разгоняется до скорости почти 30 миллионов км в час, что составляет 2,5% скорости света. Еще одна возможность увидеть, как эта звезда достигает таких высоких скоростей, не представится снова в течение следующих 16 лет - в 2034 году. И, продемонстрировав, насколько чувствителен этот инструмент, команда GRAVITY надеется, что сможет сделать очень точные измерения положения звезды.
Фактически, они ожидают, что уровень точности будет сопоставим с уровнем точности измерения положения объектов на поверхности Луны, вплоть до сантиметрового масштаба. Таким образом, они смогут определить, соответствует ли движение звезды по орбите черной дыры общей теории относительности Эйнштейна.
«[I] Это не сама скорость вызывает общие релятивистские эффекты, - пояснил Эйзенхауэр, - а сильная гравитация вокруг черной дыры. Но очень высокая орбитальная скорость является прямым следствием и мерой гравитации, поэтому мы упоминаем ее в пресс-релизе, потому что сравнение со скоростью света и МКС прекрасно иллюстрирует экстремальные условия.
Представление художника о влиянии гравитации на пространство-время. Кредит: space.com
В качестве недавние симуляции о расширении галактик во Вселенной показали, теории Эйнштейна все еще остаются в силе спустя многие десятилетия. Однако эти тесты предоставят убедительные доказательства, полученные в результате прямого наблюдения. Звезда, движущаяся со скоростью, равной части скорости света, вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, безусловно, станет подходящим испытанием.
И Эйзенхауэр и его коллеги ожидают увидеть очень интересные вещи. «Мы надеемся увидеть« толчок »на орбите». он сказал. «Общие релятивистские эффекты очень сильно усиливаются, когда вы приближаетесь к черной дыре, и когда звезда движется мимо, эти эффекты немного изменят направление движения звезды.
орбита ».
Хотя те из нас, кто находится здесь, на Земле, не смогут «взглянуть на звезды» в этом случае и увидеть, как R2 пролетает мимо Стрельца A *, мы все равно будем осведомлены обо всех результатах. А затем мы просто можем увидеть, действительно ли Эйнштейн был прав, когда более века спустя предложил то, что до сих пор является преобладающей теорией гравитации в физике.
Дальнейшее чтение: eso.org