Благодаря Очень большому телескопу Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) астрономы впервые подтвердили, что звезда, обращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, движется в точном соответствии с предсказаниями Общей теории относительности Эйнштейна (ОТО). Орбита звезды образует «розетку», а не эллипс, который соответствовал бы ньютоновской теории гравитации. Это открытие является новым важным подтверждением ОТО.
Эйнштейновская теория предсказывает, что орбита тела, движущегося в поле тяготения другого объекта, не замкнута, как в ньютоновской модели, а прецессирует в своей орбитальной плоскости в направлении движения. Этот знаменитый эффект впервые был обнаружен астрономами на примере обращения Меркурия вокруг Солнца. Он стал первым эмпирическим подтверждением правоты Эйнштейна.
Сто лет спустя астрономы предприняли намного более масштабную проверку ОТО. В качестве «природной лаборатории» они выбрали окрестности Стрельца А* — компактного радиоисточника в центре Млечного Пути. Считается, что он представляет собой сверхмассивную черную дыру, масса которой в 4,3 млн раз превышает солнечную.
Стрелец А* окружен скоплением звезд. Одно из входящих в его состав светил, известное под обозначением S2, в перицентре подходит к черной дыре на расстояние менее 20 млрд км, что примерно в 120 раз больше расстояния между Солнцем и Землей. В точке наибольшего сближения оно движется со скоростью, составляющей почти 3% от скорости света.
На протяжении 27 лет астрономы следили за поведением S2. Наибольший вклад в эту работу внес VLT. Данные, собранные приемниками GRAVITY, SINFONI и NACO подтвердили, что орбита объекта действительно прецессирует. Положение точки ее наименьшего удаления от Стрельца А* с каждым оборотом меняется: следующий виток поворачивается по отношению к предыдущему на определенный угол, и все эти витки образуют нечто вроде розетки. Величина прецессии в точности соответствует предсказаниям ОТО.
Помимо этого, VLT позволил ученым узнать больше об окрестностях Стрельца А*. В частности, полученные данные помогли наложить более жесткие ограничения на количество невидимого вещества (например, темной материи или черных дыр меньшей массы), которое сосредоточено в центре нашей Галактики.
Исследователи надеются, что после ввода в строй Чрезвычайно большого телескопа (ELT ESO) они сумеют обнаружить гораздо более тусклые звезды, орбиты которых проходят еще ближе к Стрельцу А*. Исследование эволюции этих орбит теоретически даст возможность определить параметры ее вращения (спина). Знание массы и спина черной дыры позволит провести новую проверку ОТО на принципиально ином уровне.
По материалам: https://www.eso.org
