Pozorování pohybů hvězd v extrémním gravitačním poli superhmotné černé díry v centru naší Galaxie, která získal dalekohled ESO/VLT, poprvé odhalila efekty předpovězené Einsteinovou obecnou teorií relativity.

Tento dlouho očekávaný výsledek představuje vyvrcholení pozorovací kampaně s teleskopy ESO v Chile trvající 26 let..

Nejbližší superhmotná černá díra se nachází ve vzdálenosti 26 tisíc světelných let od Země v centru naší Galaxie a je zahalena do hustých oblaků prachu. Monstrózní objekt o hmotnosti 4 milionů Sluncí je doprovázen malou skupinou hvězd, které kolem něj obíhají vysokou rychlostí.

Prostředí s nejsilnějším gravitačním polem v Galaxii je dokonalou fyzikální laboratoří, která se hodí především k testování předpovědí Einsteinovy obecné teorie relativity – současné teorie gravitace.

Pozorování provedená v květnu 2018 v oboru infračerveného záření pomocí mimořádně citlivých přístrojů GRAVITY, SINFONI a NACO spolupracujících s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) astronomům umožnila sledovat jednu z hvězd označenou S2 během přiblížení k černé díře.

V nejbližším bodě své dráhy se hvězda nacházela méně než 20 miliard kilometrů od černé díry a pohybovala se rychlostí převyšující 25 milionů kilometrů za hodinu, což představuje asi 3 % rychlosti světla.

Členové vědeckého týmu srovnávali měření pozice a rychlosti i další údaje získané v rámci starších pozorování hvězdy S2 jinými přístroji s předpověďmi vypočtenými na základě Newtonovy klasické teorie gravitace, Einsteinovy obecné teorie relativity a dalších alternativních teorií gravitace.

Získané výsledky jsou v rozporu s Newtonovou gravitací, ale velmi dobře souhlasí s předpovědí obecné relativity.

Mimořádně přesná měření získal mezinárodní tým pod vedením Reinharda Genzela (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE, Garching, Německo).

„Průlet hvězdy S2 v blízkosti superhmotné černé díry v centru Galaxie jsme pozorovali již podruhé. Tentokrát jsme však díky úžasnému zlepšení přístrojové techniky byli schopni hvězdu sledovat s opravdu mimořádnou přesností,“ vysvětluje Genzel.

„Na tuto událost jsme se pečlivě připravovali několik let, z této mimořádné příležitosti k pozorování relativistických efektů jsme zkrátka chtěli vytěžit co nejvíce.“.

Nová měření jasně odhalila efekt označovaný jako gravitační rudý posuv (gravitational redshift). Světlo hvězdy je velmi silným gravitačním polem černé díry nataženo na delší vlnovou délku. Pozorovaná změna vlnové délky záření přicházejícího od hvězdy S2 je v dokonalém souhlasu s předpovědí na základě Einsteinovy obecné teorie relativity.

Je to vůbec poprvé, co se tuto odchylku od předpovědi klasické Newtonovy gravitace podařilo pozorovat při pohybu hvězdy kolem superhmotné černé díry.