Další důkaz, že se Albert Einstein nemýlil

Pozorování provedená dalekohledem ESO/VLT poprvé prokázala, že hvězda obíhající kolem superhmotné černé díry v centru naší Galaxie se pohybuje přesně tak, jak předpovídá Einsteinova obecná teorie relativity.

Po mnoha obězích dráha hvězdy opíše v prostoru tvar připomínající květinu, nikoliv jednoduchou elipsu, jak říká Newtonova teorie gravitace. Dlouho očekávaný výsledek přinesla opakovaná měření prováděná se stále vyšší přesností posledních třicet let.

Umožnila tak vědcům odhalit další tajemství obra ukrývajícího se v srdci Mléčné dráhy. „Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že dráha tělesa vázaného na oběžné dráze kolem jiného objektu není uzavřená, jako v Newtonově teorii gravitace, ale stáčí se směrem dopředu v rovině oběhu.

Tento známý efekt – poprvé pozorovaný na dráze planety Merkur kolem Slunce – byl jedním z prvních důkazů podporujících obecnou teorii relativity. O sto let později se nám podařilo detekovat stejný efekt u hvězdy obíhající kompaktní rádiový zdroj Sagittarius A* ležící v samotném středu naší Galaxie.

Tento pozorovatelský průlom umocňuje naše přesvědčení, že Sagittarius A* musí být superhmotná černá díra o hmotnosti čtyř milionů Sluncí,“ říká Reinhard Genzel, ředitel Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE, Garching, Německo) a hlavní architekt třicet let trvajícího programu, který přinesl tento významný výsledek.

Sagittarius A* se nachází asi 26 tisíc světelných let od Země a je obklopen skupinou hvězd. Představuje tak unikátní laboratoř pro testování fyziky v jinak nedostupných extrémních podmínkách silné gravitace.

Jedna z těchto hvězd, označovaná S2, se k černé díře přibližuje na vzdálenost menší než 20 miliard kilometrů (což je asi 120krát více, než dělí Slunce a Zemi). Je tak nejbližším objektem na oběžné dráze kolem tohoto giganta, jaký byl dosud objeven.

Při nejtěsnějším přiblížení k černé díře se hvězda S2 žene prostorem rychlostí dosahující 3 % rychlosti světla a celý oběh dokončí za zhruba 16 let. „Poté, co jsme pohyb hvězdy S2 pozorovali více než 25 let, umožnila nám naše měření spolehlivě detekovat Schwarzschieldovu precesi její dráhy kolem Sagittarius A*,“ říká Stefan Gillessen (MPE), který vedl analýzu měření publikovanou ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics. Planety a hvězdy se pohybují po nekruhových (eliptických) drahách a díky tomu se přibližují a vzdalují vzhledem k objektu, kolem kterého obíhají. Dráha hvězdy S2 se stáčí, což znamená, že poloha nejbližšího bodu na dráze kolem černé díry se mění.

Každý další oběh je dráha pootočena vzhledem k předchozímu a těleso tak v prostoru postupně opisuje tvar připomínající květinu. Obecná relativita dává přesnou předpověď míry, s jakou se dráha stáčí, a poslední měření provedená v rámci tohoto výzkumu dokonale souhlasí s teorií.

Efekt známý jako Schwarzchildova precese ještě nikdy nebyl změřen pro hvězdu obíhající kolem superhmotné černé díry. Výzkum pomocí dalekohledu ESO/VLT vědcům pomáhá zjistit nové informace o okolí superhmotné černé díry ležící ve středu naší Galaxie.

„Jelikož měření polohy hvězdy S2 souhlasí s předpovědí obecné relativity velmi dobře, můžeme stanovit ostré limity ohledně množství neviditelné látky, například rozptýlené temné hmoty nebo možných menších černých děr, přítomné v blízkosti Sagitarrius A*. To je velmi důležité pro naše chápání vzniku a vývoje superhmotných černých děr,“ upozorňují Guy Perrin a Karine Perraut, vedoucí celého projektového týmu z Francie.

Tento výsledek je vrcholem 27 let trvajících opakovaných pozorování hvězdy S2, přičemž největší část měření byla získána pomocí několika generací přístrojů pracujících ve spojení s dalekohledem ESO/VLT na Observatoři Paranal v Chile.

Počet bodů, ve kterých byla měřena pozice a rychlost hvězdy, svědčí o důkladnosti a pečlivosti celého výzkumu: celkem bylo získáno 330 měření přístroji GRAVITY, SINFONI a NACO. Jelikož hvězdě S2 trvá roky, než dokončí jeden oběh kolem černé díry, bylo nezbytné sledovat její polohu po téměř tři desetiletí, aby bylo možné odhalit komplexnost jejího pohybu.

Výzkum prováděl mezinárodní tým vědců pod vedením Franka Eisenhauera (MPE) se spolupracovníky z Francie, Portugalska, Německa a ESO. Vznikla tak skupina ‚GRAVITY collaboration‘ pojmenovaná po přístroji, který společně vyvinuli pro interferometr VLTI.

Ten dokáže zkombinovat světlo získané všemi čtyřmi osmimetrovými dalekohledy VLT a vytvořit tak superteleskop s rozlišením odpovídajícím primárnímu zrcadlu o průměru 130 m. Stejnému týmu se v roce 2018 podařilo pozorovat jiný efekt předpovězený obecnou teorií relativity: ukázali, že světlo hvězdy S2 bylo během průchodu kolem objektu Sagittarius A* posunuto do červené části spektra.

„Náš předchozí výsledek prokázal, že záření hvězdy je ovlivňováno efekty, které popisuje obecná teorie relativity.

Nyní jsme však ukázali, že jim podléhá i hvězda samotná,“ říká Paulo Garcia (Centre for Astrophysics and Gravitation, Portugalsko), jeden z vedoucích vědeckých pracovníků projektu GRAVITY.

Členové týmu jsou si jisti, že budoucí dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) jim umožní spatřit mnohem slabší hvězdy obíhající ještě blíže Sagittarius A*. „Pokud budeme mít štěstí, mohli bychom najít i hvězdy, na které bude mít vliv i rotace černé díry,“ předpovídá Andreas Eckart z Kolínské univerzity, další z významných vědeckých pracovníků projektu.

A to by znamenalo, že astronomové by mohli být schopni přímo měřit parametry rotace a hmotnost, které charakterizují objekt Sagittarius A* a definují vlastnosti časoprostoru v jeho okolí. „A to by byl opět úplně jiný ‚level‘ testování relativity,“ dodává Andreas Eckart.

Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Opavští fyzikové objevili superhmotnou černou díru

Opavští fyzikové objevili...

Černé díry patří mezi nejznámější a zároveň nejméně prostudované objekty ve vesmíru....
Jupiter: Obří otesánek, který neváhal spolknout planetu desetkrát větší než Země

Jupiter: Obří otesánek, který neváhal...

Tváří se jako majestátní král Sluneční soustavy. A také jako její...
Astronomové poprvé spolehlivě zaznamenali disk hmoty umožňující vznik měsíců kolem extrasolární planety

Astronomové poprvé spolehlivě zaznamenali...

Díky radioteleskopu ALMA se astronomům vůbec poprvé podařilo spolehlivě...
Galaktický ohňostroj: nové záběry ESO odhalují struktury v blízkých galaxiích

Galaktický ohňostroj: nové záběry...

Astronomové zveřejnili nové snímky nedalekých galaxií, které na těchto působivých...
Dávné vymírání měla možná na svědomí supernova

Dávné vymírání měla možná na...

Vědci již dlouhou řádku let zkoumají, jak by supernovy mohly ovlivnit...
Proč hvězda Betelgeuse potemněla? Astronomové už vědí…

Proč hvězda Betelgeuse potemněla?...

Když na konci roku 2019 a na začátku roku 2020 viditelně zeslábla jasná...
NASA zveřejnila snímek ukazující energetické centrum Mléčné dráhy

NASA zveřejnila snímek ukazující...

Unikátní fotografie pořízená za pomoci radioteleskopu Chandra, který...
Planeta Merkur má ohon. Vypadá jako kometa

Planeta Merkur má ohon. Vypadá...

Víte, jaká je největší kometa ve Sluneční soustavě? Překvapivě to...
Astrofyzik Jiří Svoboda: „Horizont událostí“ české vědy je ještě daleko

Astrofyzik Jiří Svoboda: „Horizont...

Před rokem v dubnu lidstvo poprvé spatřilo fotografii černé díry. Jakousi...
Záhady fyziky hvězd pomáhá v Opavě řešit dalekohled „WHOO!“

Záhady fyziky hvězd pomáhá v Opavě...

Už pět let provozuje Slezská univerzita dalekohled WHOO! (White Hole Obrervatory...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Tragédie při oslavách revoluce: Pomohl diktátor manželce do hrobu?

Tragédie při oslavách revoluce:...

Dne 9. listopadu 1932 dochází během oslav 15. výročí Říjnové revoluce k tragédii. Sovětský vůdce Josif Vissarioniovič...
Mezihvězdná komunikace: Pozemšťané volají vesmír!

Mezihvězdná komunikace: Pozemšťané...

Za necelé tři miliony let své existence člověk dokázal urazit slušný kus...
Proč „zanikne“ podmokelský poklad?

Proč „zanikne“ podmokelský poklad?

Píše se rok 1771 a české země sužují vytrvalé deště. Krajinami se...
Pěšky kolem světa za 13 let!

Pěšky kolem světa za 13 let!

Letadlem je možné obletět planetu zhruba za 2,5 dne. Autem by se to...
Nejzvláštnější historické zbraně: Drápy

Nejzvláštnější historické zbraně:...

Mezi historickými nejznámějšími zbraněmi si asi nejčastěji...
Záchrana divokých koní Převalského

Záchrana divokých koní Převalského

Říká se, že není hezčího pohledu na svět než ze hřbetu koně. Nikdo ještě...
Pochod navzdory mrazu: Sebevražedné rozhodnutí přežil jediný voják

Pochod navzdory mrazu: Sebevražedné...

Na konci první anglo-afghánské války (1839 – 1842) mezi Brity a Rusy o politický vliv na afghánské...
Andělská hora: Působí zde dva druhy energií?

Andělská hora: Působí zde dva...

Andělská hora na Karlovarsku je výjimečná z několika důvodů: kvůli...
Jak pomoci ochrnutým opět chodit?

Jak pomoci ochrnutým opět chodit?

Strach. Bezmoc. Ale i naděje. Pro ochrnuté pacienty je možnost opět...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.