במרחב הקיצוני של מרכז הגלקסיה שלנו, תורת היחסות הכללית עברה מבחן ענק

מבחן נוסף של כוכב המקיף את הגלקסיה העל-מסיבית שלנובמהירויות מטורפות שוב אישר את התיאוריה שלכפי שתיאר אלברט איינשטיין ב-1915.

בעודו התרוצץ סביב החור השחור בהתקרבותו הקרובה ביותר, אורו של כוכב בשם S2 נמתח על ידי כוחות הכבידה האינטנסיביים במשחק - בדיוק כפי שחוזה היחסות באפקט הנקראהסטה לאדום כבידה.

אם זה נשמע מוכר, זה בגלל שזו לא הפעם הראשונה שאנחנו רואים הישג כזה. בשנה שעברה, צוות חוקריםפרסמו את ממצאיהםעל S2 - ידוע גם בשם S0-2, אחד ממקבץ של צעירים ומסיבייםכוכבי Sמקיף את המרכז הגלקטי - כשהוא מסתובב סביב קשת A*, מראה עדות ברורה לכבידה.

תוצאה חדשה זו מגיעה ממערכת עצמאית של תצפיות, המאששת ומרחיבה את קבוצת התוצאות הראשונה עם נתונים ומכשירים נוספים, כדי לשלול הטיות או שגיאות שמקורן בכלים עצמם.

"אנו יכולים לשלול לחלוטין את חוק הכבידה של ניוטון,"אמרה האסטרונומית אנדריאה גהז מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס. "התצפיות שלנו תואמות את תורת היחסות הכללית של איינשטיין."

זו תוצאה שהושגה קשה לאחר 24 שנים של תצפיות. כל אחד מהמסלולים של S2 סביב Sgr A* נמשך 16 שנים, וזה לא היה עד להתקרבות הקרובה של שנה שעברה - כשהכוכב נכנס פנימה17 שעות אור מהמרכז הגלקטי- שהיה לנו מכשור רגיש מספיק כדי לצפות באירוע ברזולוציה חסרת תקדים.

ל-Sgr A* מסה שווה ערך לכ-4 מיליון שמשות. כוח המשיכה שזה מייצר הוא עצום, ויוצר את הסביבה הקיצונית ביותר בשביל החלב.

ל-S2 יש מסלול אליפטי המואץ למהירויות מסחררות על ידי כוח הכבידה הזה כשהיא מתקרבת ל-Sgr A*. הוא מתגלגל במהירות של 25 מיליון קמ"ש (15.5 מיליון מייל לשעה) - כמעט 3% ממהירות האור.

כאשר S2 קרוב כל כך לחור השחור, על פי תורת היחסות, אפקט הכבידה אמור למתוח את האור של הכוכב לאורכי גל ארוכים יותר, לכיוון הקצה האדום של הספקטרום האלקטרומגנטי.

S2 הגיע למהירות המקסימלית שלו במרץ של השנה שעברה, ואחריו הגישה הקרובה ביותר במאי, ומהירות מינימלית בספטמבר. הצוות ערך תצפיות ספקטרוגרפיות של כל שלושת האירועים, וחקר את השינויים באור הכוכב כאשר הוא התקרב סביב החור השחור.

לאחר מכן, הם שילבו את התצפיות הספקטרליות הללו עם תצפיות מ-1995 עד 2017 כדי לשחזר את כל מסלול הכוכב בתלת מימד.

"זה מה שנותן לנו את כרטיס הכניסה למבחני תורת היחסות הכללית",אמר גהז.

"שאלנו כיצד מתנהג כוח הכבידה ליד חור שחור סופר מסיבי והאם התיאוריה של איינשטיין מספרת לנו את הסיפור המלא. לראות כוכבים עוברים את מסלולם המלא מספק את ההזדמנות הראשונה לבחון פיזיקה בסיסית באמצעות תנועות הכוכבים הללו".

התוצאות לא רק מחזקות, אלא מחזקות את התוצאות שהוכרזו בשנה שעברה, ומאשרות שוב את תורת היחסות הכללית כמערכת מוצקה של כללים להבנת הדינמיקה של כוח הכבידה.

כפי שכבר דיווחנו בשנה שעברה, זה לא המבחן היחיד של תורת היחסות הכללית שעבר בתקופה האחרונה. גם ראינומערכת כוכבי שלושה גופים, אמרחב כיפוף הגלקסיה כולו, ואתגילוי גלי כבידה- כל אחד בדרכו תואם בצורה מסודרת לתיאוריה בת 100 השנים של איינשטיין. אז זה עדיין מחזיק חזק.

אבל הצורך בסט חדש של חוקים פיסיקליים עשוי להתרחש.

"התיאוריה של [איינשטיין] בהחלט מראה פגיעות",אמר גהז.

"זה לא יכול להסביר באופן מלא את כוח הכבידה בתוך חור שחור, ובשלב מסוים נצטרך לעבור מעבר לתיאוריה של איינשטיין לתיאוריה מקיפה יותר של כוח הכבידה שמסבירה מהו חור שחור."

בכנות, זה הולך להיות כל כך מגניב.

המחקר פורסם במַדָע.