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

Související články

Perseverance vyrazí na svou cestu

Perseverance vyrazí na svou cestu

Již ve čtvrtek 30. července 2020 by na cestu k rudé planetě měla...
Astronomové řeší kosmickou záhadu zmizelé hvězdy

Astronomové řeší kosmickou záhadu...

Pomocí dalekohledu ESO/VLT astronomové zjistili, že v drobné trpasličí galaxii...
Spojené arabské emiráty míří k Marsu

Spojené arabské emiráty míří k...

Nosná raketa H-IIA úspěšně odstartovala z japonského vesmírného...
Dotek budoucnosti a nová česká stopa v kosmu

Dotek budoucnosti a nová česká...

Z Česka se stává kosmická laboratoř. Už více jak 50 firem se podílí na...
Temná hmota mohla vzniknout již před Velkým třeskem

Temná hmota mohla vzniknout již...

S odvážnou hypotézou přišli výzkumníci z Univerzity Johnse Hopkinse v...
Žhavé hvězdy pokrývají obří magnetické skvrny

Žhavé hvězdy pokrývají obří...

Astronomové objevili vskutku gigantické magnetické skvrny na povrchu extrémně...
Cesta do vesmíru je opět volná

Cesta do vesmíru je opět volná

Od 11. 5. do konce srpna tohoto roku mohou zájemci opět navštívit největší...
Zrod planety v přímém přenosu

Zrod planety v přímém přenosu

Pozorování provedená dalekohledem ESO/VLT odhalila neklamné známky zrodu...
Bahenní vulkanismus na Marsu

Bahenní vulkanismus na Marsu

Mezinárodní vědecký tým, jehož součástí byli i čeští výzkumníci,...
Planeta, kde po večerech prší. Nikoliv však voda, nýbrž rozžhavené železo

Planeta, kde po večerech prší. Nikoliv...

Pomocí dalekohledu ESO/VLT vědci pozorovali extrémní extrasolární planetu, u které...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Znáte 10 největších siláků živočišné říše?  

Znáte 10 největších siláků živočišné...

Jsou nejsilnější sloni, nebo gorily? Pokud jde o nejsilnější zástupce zvířecí...
Kde se originálně ubytovat v ČR?

Kde se originálně ubytovat v ČR?

Léto, prázdniny a s nimi spojená letní dovolená. Ukážeme...
Druhý Leonidas zachránil křesťanský svět od Turků

Druhý Leonidas zachránil...

„Ubránit se Turkům nemůžeme, nuž hrdinsky dílo dokonejme. Otevřeme bránu ode tvrze a na...
Dějepis jinak: Otravní komáři a jejich krvelačný příběh

Dějepis jinak: Otravní komáři a...

Komár je zřejmě tím nejvíc nenáviděným hmyzem na celé planetě a...
Uprchlé trestance z Austrálie zachrání americká vlajka

Uprchlé trestance z Austrálie...

„Co teď, proboha, co teď?“ drbe si temeno hlavy kapitán. Na jeho lodi se totiž...
Dějepis jinak: Hořko-sladká minulost čokolády

Dějepis jinak: Hořko-sladká...

Jakmile se poví čokoláda, většina z nás si představí chutné...
Zapomenutý vědec: Zvolil František Čuřík raději smrt než spolupráci s nacisty?

Zapomenutý vědec: Zvolil František...

Matematik a odborník na balistiku František Čuřík přemítá, jak se vyhnout námluvám s...
Osud slavné výletní hospody: Vlasovci ostřelovali dřevěného slona

Osud slavné výletní hospody:...

Hostinský Šenk spokojeně počítá tržbu. Úvěr za dřevěného slona jistě brzy...
Nejstarší česká pohádka: Příběh o dvanácti měsíčkách vyprávěli lidem mniši

Nejstarší česká pohádka: Příběh o...

Maruška s pláčem utíká do lesa. „Pamatuj! Bez jahod se zpátky nevracej!“ zní jí...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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