Движение звезды вокруг чёрной дыры подтвердило теорию Эйнштейна
Наблюдения, проведённые с Очень большим телескопом VLT, впервые позволили установить, что звезда, обращающаяся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути, двигается в точном соответствии с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Орбита звезды совершает прецессию, образуя своеобразную «розетку», а не эллипс, который соответствовал бы ньютоновской теории гравитации. Этот результат получен на основе измерений, проводившихся на протяжении более 30 лет.
Общая теория относительности Эйнштейна является основной теорией гравитации в современной физике. Одним из её предсказаний является то, что орбита объекта, движущегося в поле тяготения другого объекта, не замкнута, как в случае ньютоновского тяготения, а совершает прецессию в плоскости орбиты в направлении движения. Этот эффект, известный как прецессия Шварцшильда, впервые наблюдался на примере орбиты Меркурия вокруг Солнца и когда-то стал первым наблюдательным подтверждением теории Эйнштейна. И вот, спустя сто лет, удалось зарегистрировать его же для движения звезды вокруг чёрной дыры.
В качестве массивной чёрной дыры выступал так называемый объект Стрелец A* — компактный радиоисточник, расположенный в 26 000 световых лет от Солнца в центре нашей галактики Млечного Пути. По оценкам учёных масса этого объекта достигает 4 млн масс Солнца, и есть все основания полагать, что он представляет собой именно чёрную дыру.
Вокруг Стрельца A* имеется плотное звёздное скопление, одна из звёзд которого, S2, в ближайшей точке своей орбиты подходит к сверхмассивной чёрной дыре на расстояние менее 20 млрд км (это всего в сто двадцать раз больше расстояния между Солнцем и Землёй). S2 одна из самых тесно сближающихся с чёрной дырой звёзд. В точке наибольшего сближения она движется со скоростью, составляющей почти три процента от скорости света, а полный орбитальный оборот совершает за 16 лет.
Большинство звёзд и планет двигаются по вытянутым орбиты и оказываются то ближе к центральному объекту, то дальше от него. При этом теория гравитации Эйнштейна предсказывает, что орбита должна совершать прецессию, то есть положение точек её наименьшего и наибольшего удаления от тяготеющего центра с каждым оборотом меняется: каждый следующий виток поворачивается по отношению к предыдущему на определённый угол. Общая теория относительности точно предсказывает, насколько должна сдвигаться орбита, и последние измерения, выполненные для звезды S2, в точности соответствуют этой теории.
Кроме того, это измерение позволило узнать больше об окрестностях чёрной дыры в центре нашей Галактики. Движение звезды S2 хорошо укладывается в общую теорию относительности, и это позволяет наложить более жёсткие ограничения на количество тёмного вещества в окрестностях Стрельца A*.
Источник: Телескоп ESO наблюдает «звездный танец» вокруг сверхмассивной черной дыры и подтверждает правоту Эйнштейна // ESO
