Domů     Vesmír
Další důkaz, že se Albert Einstein nemýlil
Martin Janda
od Martin Janda 30.4.2020
Observations made with ESO’s Very Large Telescope (VLT) have revealed for the first time that a star orbiting the supermassive black hole at the centre of the Milky Way moves just as predicted by Einstein’s theory of general relativity. Its orbit is shaped like a rosette and not like an ellipse as predicted by Newton’s theory of gravity. This effect, known as Schwarzschild precession, had never before been measured for a star around a supermassive black hole. This artist’s impression illustrates the precession of the star’s orbit, with the effect exaggerated for easier visualisation.

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.

reklama

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.

reklama

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.

reklama

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.

reklama
Související články
V úterý 7. února 2023 publikoval americký úřad NASA jako prestižní Astronomický snímek dne fotografii s názvem „A Comet and Two Dippers“ (Kometa a dva vozy), jehož autorem je Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě. Snímek vznikl 26. ledna 2023 ve Vysokých Tatrách, kam se autor snímku vydal za jasným počasím nad hladinu inverze […]
Saturnův měsíc Enceladus je v hledáčku astrobiologů už nějakou dobu. Ač svými rozměry nevelký, schovává v sobě řadu tajemství. To, že se pod jeho ledovým příkrovem ukrývá vodní oceán, je vědcům známo už nějakou dobu. Čerstvé analýzy ale ukazují nové skutečnosti o jeho chemickém složení. Už sonda Cassini, která Saturn a jeho měsíce zkoumala mezi […]
Astronomové objevili dvanáct dosud neznámých měsíců obíhajících kolem největší planety Sluneční soustavy Jupiteru. Král našeho planetárního systému tak obrátil skóre proti svému největšímu konkurentovi Saturnu a nyní na počet známých měsíců vede 92:83. Dosud neznámé měsíce byly objeveny pomocí pozemských teleskopů umístěných na Havaji a v Chile v loňském a předloňském roce. Nejedná se o […]
Jeden je od naší domovské planety vzdálený zhruba 630 milionů kilometrů, ten druhý dvakrát tolik… Přesto představují světy, které by se dali kolonizovat. NASA hodlá prozkoumat potenciál dvou vzdálených měsíců dvou plynných obrů: Europy a Titanu. Prvním kandidátem v dlouhé „výzkumné šňůře“ se stane druhý nejbližší Jupiterův měsíc, Europa. Právě pod jeho ledovou krustou se […]
Společnost Honda podepsala smlouvu o výzkumu a vývoji s japonskou kosmickou agenturou Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) týkající se „systému oběhu obnovitelné energie“, který má dodávat elektřinu pro zachování funkčnosti životního prostoru a různých systémů lunárních vozítek. Na základě této smlouvy agentura JAXA pověří společnost Honda, aby nejprve provedla koncepční studie a poté do konce […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz