Mange af en alternativ teori om tyngdekraft er blevet drømt om i badet, mens de venter på en bus - eller måske over en let drik eller to. I disse dage er det muligt at debunkere (eller på anden måde) din egen kæledyrsteori ved at forudsige på papir, hvad der skal ske med et objekt, der tæt kredser rundt om et sort hul - og derefter teste disse forudsigelser mod observationer af S2 og måske andre stjerner, der tæt kredser omkring vores galakas centrale supermassive sorte hul - antages at være placeret ved radiokilden Skytten A *.
S2, en lys B-spektral klasse stjerne, er blevet nøje observeret siden 1995, i hvilken tidsperiode den har afsluttet over en bane om det sorte hul, i betragtning af at dens omløbstid er mindre end 16 år. S2's orbitaldynamik kan forventes at afvige fra det, der ville blive forudsagt af Keplers 3rd lov og Newtons tyngdelov med et beløb, der er tre størrelsesordener større end den afvigende mængde, der ses i Mercury-bane. I både Mercurys og S2's tilfælde er disse tilsyneladende anomale effekter forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet, som et resultat af rumrummet krumning forårsaget af et massivt objekt i nærheden - Solen i Mercurys tilfælde og det sorte hul i S2's tilfælde.
S2 kører med en orbitalhastighed på ca. 5.000 kilometer i sekundet - hvilket er næsten 2% af lysets hastighed. Ved periapsis (tættest på punktet) af sin bane antages det at komme inden for 5 milliarder kilometer fra Schwarzschild-radius for det supermassive sorte hul, idet det er grænsen, ud over hvilken lys ikke længere kan undslippe - og et punkt, vi måske løst kan betragte som overfladen af det sorte hul. Det supermassive sorte huls Schwarzschild-radius er nogenlunde afstanden fra Solen til Mercury-bane - og ved periapsis er S2 stort set den samme afstand fra det sorte hul som Pluto er fra Solen.
Det supermassive sorte hul estimeres at have en masse på cirka fire millioner solmasser, hvilket betyder, at det måske har spist på flere millioner stjerner siden det blev dannet i det tidlige univers - og betyder, at S2 kun formår at klæbe sig fast til eksistensen i kraft af sin overvældende banehastighed - som holder det falder rundt i stedet for at falde ned i det sorte hul. Til sammenligning forbliver Pluto i kredsløb omkring solen ved at opretholde en afslappet omløbshastighed på næsten 5 kilometer i sekundet.
Det detaljerede datasæt om S2s astrometriske position (højre opstigning og deklination) ændrer sig over tid - og derfra er dens radiale hastighed beregnet på forskellige punkter langs dens bane - giver en mulighed for at teste teoretiske forudsigelser mod observationer.
For eksempel er det med disse data muligt at spore forskellige ikke-kepleriske og ikke-newtonske funktioner i S2's bane, herunder:
- virkningerne af den generelle relativitet (fra en ekstern referenceramme, langsomke ure og længder sammentrækkes i stærkere tyngdekraftfelter) Dette er træk, der forventes fra kredsen omkring et klassisk Schwarzschild sort hul;
- quadrapol-massemomentet (en måde at redegøre for, at tyngdefeltet i et himmellegeme måske ikke er helt sfærisk på grund af dets rotation). Dette er yderligere funktioner, der forventes fra at bane rundt om et Kerr-sort hul - dvs. et sort hul med spin; og
- mørkt stof (konventionel fysik antyder, at galaksen skal flyve fra hinanden i betragtning af den hastighed, den roterer med - hvilket fører til konklusionen, at der er mere masse til stede end der møder øjet).
Men hey, det er bare en måde at fortolke dataene på. Hvis du vil teste nogle alternative teorier - som, siger Oceanic String Space Theory - ja, her er din chance.
Yderligere læsning: Iorio, L. (2010) Langsigtede klassiske og generelle relativistiske effekter på stjernernes radiale hastigheder, der kredser om Sgr A *.
