כוכב בודד בשם S2 מסתובב בלולאה סביב הסופר-מסיביבמרכז הגלקסיה שלנו זה עתה הדגימו תחזית שלבסביבה הקיצונית ביותר שבה אנחנו יכולים לבדוק את זה - לשים עוד נוצה בכובע התיאורטי שכבר נוצץ.
בחיבור של עשרות שנים של תצפיות, אסטרונומים הראו שהמסלול של S2 אינו אליפסה קבועה במיקום; במקום זאת, המסלול מסתובב כמו ציור ספירוגרף - תופעה המכונה פרצסיה שוורצשילד.
זו הפעם הראשונה בה מתגלה קדנציה של שוורצשילד סביב חור שחור סופר-מסיבי, מה שמוכיח שהוא נכון גם כאשר אנו צופים במסלולי כוכבים בסביבה הקיצונית ביותר מבחינה כבידתית.
בנוסף, ניתן להשתמש במשוואות תורת היחסות הכלליות כדי לחזות במדויק את השינויים במסלול - וחישובים אלה תאמו במדויק את התצפיות של S2.
"תורת היחסות הכללית של איינשטיין חוזה שמסלולים קשורים של עצם אחד סביב אחר אינם סגורים, כמו בכוח הכבידה הניוטוני, אלא מקדימים קדימה במישור התנועה."הסביר האסטרופיזיקאי ריינהרד גנזלממכון מקס פלנק לפיזיקה חוצנית (MPE) בגרמניה, וחבר ב-GRAVITY שיתוף פעולה.
"האפקט המפורסם הזה - נראה לראשונה במסלול כדור הארץסביב השמש - הייתה העדות הראשונה בעד תורת היחסות הכללית. מאה שנים מאוחר יותר גילינו כעת את אותה השפעה בתנועת כוכב המקיף את מקור הרדיו הקומפקטי Sagittarius A* במרכז שביל החלב."
S2 מסתובב סביב מזל קשת A* במסלול ארוך ואליפטי כל 16 שנים. בגישה הקרובה ביותר שלו, או פריאסטרון, הוא מגיע בטווח של 17 שעות אור מהחור השחור, או קצת יותר מארבעה מהמרחק מהשמש לנפטון.
זה אולי נשמע רחוק, אבל כשאתה מתמודד עם משהו מסיבי כמו מזל קשת A*, הוא קרוב להפליא, ובעיטת הכבידה מהחור השחור מזרזת את הכוכב עד לכמעט 3 אחוזים ממהירות האור כשהוא מסתובב. זהו אחד הכוכבים המקיפים ביותר במרכז הגלקטי.
וזה לא רודיאו תורת היחסות הראשון של S2. אסטרונומים עקבו מקרוב אחר הכוכב מאז שנות ה-90. בשנת 2018,הכריזה על שיתוף הפעולה GRAVITYשהאופן שבו האור של S2 נמתח כשהתקרב למזל קשת A* היה אישור להשפעה שנחזה על ידי תורת היחסות הכללית באחד המבחנים הקיצוניים ביותר שלו עד כה. בשנה שלאחר מכן, צוות שניאישרו את התוצאות הללו במאמר משלהם, נכתב באמצעות סט עצמאי של תצפיות.
כעת, ה-GRAVITY Collaboration השתמש ביותר מ-330 מדידות מתצפיות משנת 1992 ועד לסוף 2019 כדי לראות אם הפרצסיה הנצפית תואמת את התחזיות שנעשו על ידי תורת היחסות הכללית. והם פגעו בעפר.
"לאחר שעקבו אחרי הכוכב במסלולו במשך יותר משני עשורים וחצי, המדידות המעולות שלנו מזהות בצורה חזקה את קדחת השוורצשילד של S2 בדרכו סביב קשת A*."אמר האסטרופיזיקאי סטפן גילסןשל AND.
אבל זה לא הכל. על מנת לחשב את הפרצסיה של S2, נדרשת מסה מדויקת לקשת A*. עד כה, העדויות מצביעות על מסה של בערך פי 4 מיליון מהמסה של השמש. כדי להתאים למסלול הנצפה, משוואות תורת היחסות דרשו גם מסה של בערך פי 4 מיליון מהמסה של השמש.
זהו אישור נוסף למסה של קשת A*. וזה גם מאפשר לאסטרונומים לחקור את החלל סביב המסלול. לדוגמה, אם חפץ מאסיבי אחר, כגוןחור שחור בעל מסה בינונית, היו בקרבת מקום, זה ישפיע על המסלול. לא למצוא את ההשפעות המסלוליות האלה אומר שאנחנו יכולים להגביל את מה שנמצא במרכז הגלקטי.
"מכיוון שמדידות S2 עוקבות כל כך טוב אחר תורת היחסות הכללית, אנו יכולים להגדיר מגבלות מחמירות על כמה חומר בלתי נראה, כגון מבוזראו אפשרי קטן יותר, קיים סביב קשת A*," אמרו האסטרופיזיקאים גאי פרין וקארין פרו מ- Observatoire de Paris-Site de Meudon ו- Observatoire de Grenoble בצרפת, בהתאמה.
"זה עניין רב להבנת היווצרותם והתפתחותם של חורים שחורים סופר מסיביים."
כל זה, מכוכב אחד בלבד. כמה נפלא.
המחקר פורסם באסטרונומיה ואסטרופיזיקה.
