«Звездный танец»: астрономы пронаблюдали изменения орбиты звезды возле черной дыры - видео

18 апреля 2020 | 00:05

Астрономы из коллаборации GRAVITY смогли впервые напрямую обнаружить прецессию орбиты звезды вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Это открытие является новым важным подтверждением применимости Общей теории относительности.

Об этом сообщается на сайте Европейской южной обсерватории.

Общая теория относительности Эйнштейна является одной из важнейших теорий гравитации и подтверждается множеством различных экспериментов. Уже обнаружено отклонения света звезд вблизи Солнца и гравитационное линзирование на примере далеких галактик, открыто замедление времени при движении в гравитационном поле и несколько раз удалось зарегистрировать гравитационные волны. 

В 2002 году результаты наблюдений за группой быстро движущихся звезд, известной как S-скопление, позволили подтвердить существование в центре Млечного Пути сверхмассивной черной дыры, которая связана с компактным радиоисточником Стрелец А*. Небольшое расстояние до черной дыры и высокие скорости некоторых звезд скопления делают их удобной природной площадкой для проверки явлений, предсказанных Общей теорией относительности. Среди них можно выделить яркую молодую звезду S2 (или S0-2) спектрального класса В, которая совершает полный оборот вокруг черной дыры за 16 лет и приближается к ней на 17 световых часов, что в 4 раза больше, чем расстояние от Солнца до Нептуна. 

Наблюдения за этой звездой ведутся уже несколько десятков лет. Еще в 2017 году была показана возможность экспериментальной регистрации релятивистских эффектов у звезды S2, причем выяснилось, что свойства самой звезды не влияют на наблюдения. В мае 2018 года звезда S2 приблизилась к черной дыре на расстояние менее 20 миллиардов километров, что позволило астрономам из коллаборации GRAVITY впервые подтвердить предсказываемые теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле, а также наложить ограничения на нарушаемость принципа локальной пространственной инвариантности.

Теперь же группа астрономов под руководством Фрэнка Эйзенхауэра (Frank Eisenhauer) сообщила о новом важном открытии, которое сделано на основе анализа данных за 27 лет наблюдений звезды S2 при помощи приемников GRAVITY, SINFONI и NACO, установленных на телескопе VLT в Чили. Ученые впервые зарегистрировали у звезды прецессию Шварцшильда — релятивистский эффект, заключающийся в том, что орбита объекта (в данном случае звезды S2), движущегося в поле тяготения другого объекта (черной дыры), не замкнута (как в случае Ньютоновской теории), а прецессирует в плоскости орбиты в направлении движения. Подобное явление, известное как аномальный сдвиг перигелия Меркурия, стало в свое время одним из первых серьезных доказательств теории относительности. Данные наблюдений GRAVITY полностью согласуются с теоретическими предсказаниями на уровне статистической значимости в 5-6 сигма.

Ожидается, что после ввода в строй телескопа ELT астрономы получат возможность найти более тусклые и близкие к черной дыре звезды, что позволит узнать с высокой точностью ее массу и спин.

Ранее сообщалось, что астрономы обнаружили самую яркую и высокоэнергетичную сверхновую из известных на сегодняшний день. Суммарное энерговыделение SN2016aps оказалось в сотни раз больше, чем в случае обычных сверхновых. Это объясняется тем, что ее звезда-прародитель образовалась при слиянии двух звезд в одну.