Astronomer har vidst i nogen tid, at der var en stjerne, der kredsede temmelig tæt på det sorte hul i midten af vores galakse. Astronom Andrea Ghez fra UCLA siger, at evnen til at se disse to stjerner i en kortvarig 'tango' omkring det sorte hul vil hjælpe forskeren med at måle virkningerne af rum-tidskurvatur, og de burde være i stand til at afgøre, om Albert Einstein havde ret i hans forudsigelse af, hvordan sorte huller kunne fordreje rum og tid.
”Jeg er meget glad for at finde to stjerner, der kredser rundt om vores galakas supermassive sorte hul i meget mindre end en menneskelig levetid,” sagde Ghez. ”Det er [disse stjerners] tango, der afslører den rigtige geometri af plads og tid nær et sort hul for første gang. Denne måling kan ikke udføres med en stjerne alene. ”
Der er næsten 3.000 stjerner, der kredser lidt tæt på det sorte hul, og de fleste af dem har kredsløb på 60 år eller længere.
Den tidligere kendte close-in-stjerne, S0-2, kredser rundt om det sorte hul hvert 15,5 år. Og nu kredser den nyligt fundne stjerne, kaldet S0-102, om det sorte hul i et brandende 11,5 år, den korteste kendte bane for en stjerne nær dette sorte hul.
Genopbygning af bane fra to stjerner - S0-2 og S0-102 - nær det sorte hul i Mælkevejens centrum. (Andre stjerners kredsløb er også afbildet af svagere linjer.) Baggrunden er et ægte infrarødt billede i høj opløsning af regionen. Kredit: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
På samme måde som planeter kredser rundt om solen, er S0-102 og S0-2 hver i en elliptisk bane omkring det centrale sorte hul. Ghez sagde, at planetbevægelsen i vores solsystem var den ultimative test for Newtons gravitationsteori for 300 år siden, og nu vil bevægelsen af S0-102 og S0-2 være den ultimative test for Einsteins teori om generel relativitet, som beskriver tyngdekraften som en konsekvens af rumets og tidens krumning.
”Det spændende ved at se stjerner gå gennem deres fulde bane er ikke kun at du kan bevise, at der findes et sort hul, men du har den første mulighed for at teste grundlæggende fysik ved hjælp af disse stjerners bevægelser,” sagde Ghez. "At vise, at det går rundt i en ellipse, giver massen af det supermassive sorte hul, men hvis vi kan forbedre præcisionen af målingerne, kan vi se afvigelser fra en perfekt ellipse - som er underskriften på den generelle relativitet."
Når stjernerne kommer nærmest, vil deres bevægelse blive påvirket af rumtids krumning, og lyset, der rejser fra stjernerne til os, vil blive forvrænget, sagde Ghez.
S0-2, som er 15 gange lysere end S0-102, vil gennemgå sin nærmeste tilgang til det sorte hul i 2018. S0-102 gør sin nærmeste tilgang i 2021, så holdet holder øje med disse stjerner, når de komme fristende tæt på, men ikke tæt nok til at blive suget ind, sagde Ghez.
Ghez og hendes kolleger har observeret S0-2 siden 1995. I 2000 rapporterede hun og hendes team - for første gang - at astronomer havde set stjerner accelerere omkring det supermassive sorte hul. Deres forskning demonstrerede, at tre stjerner var accelereret med mere end 250.000 km / h om året, da de kredsede om det sorte hul. Hastigheden på S0-102 og S0-2 bør også accelerere med mere end 250.000 km / h ved deres nærmeste tilgang, sagde Ghez.
”At vi kan finde stjerner, der er så tæt på det sorte hul, er fænomenal,” sagde Ghez. ”Nu er det et helt nyt boldspil, hvad angår de slags eksperimenter, vi kan gøre for at forstå, hvordan sorte huller vokser med tiden, den rolle, supermassive sorte huller spiller i centrum af galakser, og om Einsteins teori om generel relativitet er gyldig nær en sort hul, hvor denne teori aldrig er blevet testet før. Det er spændende at nu have et middel til at åbne dette vindue. ”
Forskningen blev udført ved hjælp af Keck-teleskoper. Holdets papir blev offentliggjort 5. oktober i tidsskriftet Science.
Kilde: UCLA
Lead billedtekst: Keck I- og Keck II-teleskopene fokuserer på to stjerner, der kredser om Milky Way's sorte hul. Baggrundsbillede: Dan Birchall / Subaru-teleskopet på Mauna Kea, Hawaii. Overlay skabt af professor Andrea Ghez og hendes forskningsteam ved UCLA og er fra datasæt opnået med W. M. Keck-teleskoper.
