Впервые за 26 лет наблюдений за черной дырой нашей Галактики астрономы подтвердили общую теорию относительности Эйнштейна

Впервые, с помощью Очень Большого Телескопа ESO (VLT), астрономы смогли подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна на основании наблюдений за движениями звезды в невероятно мощном гравитационном поле сверхмассивной черной дыры (ЧД) в центре Млечного Пути. Данное достижение можно считать кульминацией 26-го периода наблюдений за центром Галактики специалистов ESO.

Наблюдаемая сверхмассивная ЧД находится в 26 000 световых лет от Земли, в центре Млечного Пути. Она скрыта плотными слоями не пропускающей свет пыли. Масса объекта составляет порядка 4млн солнечных масс, а сам он находится в ореоле незначительной группы звезд, вращающихся вокруг него с огромной скоростью. Считается, что данная локация является местом с самым сильным гравитационным поле в галактике Млечный путь, а следовательно представляет собой идеальное место для изучения законов тяготения и для проверки общей теории относительности Эйнштейна.

Новые наблюдения были выполнены c помощью таких инструментов VLT как: GRAVITY, SINFONI и NACO. Это позволило астрономам наблюдать динамику одной из звезд, обозначаемой S2, в тот момент, когда она в мае 2018 г. проходила в непосредственной близости к черной дыре. Минимальное расстояние между ЧД и звездой в этот момент составляло всего 20 миллиардов километров, а скорость движения была примерно 25 миллионов километров в час, то есть 3% от скорости света.

Проанализировав положение и скорость звезды S2 с помощью инструментов GRAVITY и SINFONI, а также предыдущие наблюдения в основе которых лежала ньютоновская теория тяготения и общая теория относительности, ученые пришли к выводу, что полученные результаты никоим образом не согласуются с теорией Ньютона, но в идеальном соответствии с общей теорией относительности.

Международную группу ученых возглавил Рейнхарда Генцеля (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) в Гархинге (Германия), при участии специалистов со всего мира: из Парижской обсерватории (PSL), Альпийского университета в Гренобле, CNRS,Института астрономии Макса Планка, Кельнского университета, Португальского Центра астрофизики и гравитации CENTRA и ESO.

“Вот уже второй раз мы наблюдали прохождение звезды S2 в невероятной близости к черной дыре в центре нашей Галактики. Однако на этот благодаря усовершенствованию параметров инструментов мы смогли наблюдать звезду с небывалым разрешением”, — пояснил Генцель. “Мы очень тщательно готовились к этому событию в течение нескольких лет и извлекли максимум данных из уникального шанса наблюдать эффекты общей теории относительности”.

Последние наблюдения продемонстрировали эффект так называемого гравитационного красного смещения: когда мощное гравитационное поле ЧД растягивает световые волны исходящие от звезды и значительно удлиняет их. Подобное увеличение длины волны света, идущего от S2, в точности согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Однако столь сильное отклонение от более простой теории гравитации Ньютона при движении звезды вокруг сверхмассивной черной дыры наблюдается впервые.