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

12. duben 1961: Den, kdy člověk poprvé opustil svou planetu

12. duben 1961: Den, kdy člověk...

12. dubna 1961 vyšla na titulní straně Rudého Práva nenápadná zpráva s...
Smělé plány Jižní Koreje: Země chce do roku 2030 dobýt Měsíc

Smělé plány Jižní Koreje: Země chce...

Je tomu sotva pár dnů, co prezident Jižní Koreje Mun Če-in veřejně...
Češi zrekonstruovali slavný záběr „Einsteinova“ zatmění Slunce. Snímek byl oceněn i v NASA

Češi zrekonstruovali slavný záběr...

V pondělí 5. dubna 2021 publikovala Asociace univerzit pro výzkum vesmíru NASA jako...
Planetka Apophis Zemi v nejbližších 100 letech neohrozí

Planetka Apophis Zemi v...

Planetka Apophis dá zatím pozemšťanům pokoj. Potenciálně nebezpečné...
Vědci poprvé přímo změřili rychlost proudění ve stratosféře planety Jupiter

Vědci poprvé přímo změřili rychlost...

Pomocí radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, se týmu...
ʻOumuamua byla zřejmě fragmentem světa podobného Plutu

ʻOumuamua byla zřejmě fragmentem...

Když v říjnu 2017 proletěl naší sluneční soustavou objekt nazvaný...
Astronomové detekovali dosud nejvzdálenější kvazar s mohutnými rádiovými výtrysky

Astronomové detekovali dosud...

Evropským astronomům se podařilo objevit dosud nejvzdálenější zdroj intenzivního...
Budoucnost měsíčních kolonistů? Chov ryb

Budoucnost měsíčních kolonistů?...

Dobývání Měsíce v současné době představuje vesmírné téma číslo jedna, které...
ISS bude pokračovat

ISS bude pokračovat

Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) byla na oběžnou dráhu vypuštěna v...
Strašidelná mlhovina v souhvězdí velryby

Strašidelná mlhovina v souhvězdí...

Tento éterický pozůstatek dávno mrtvé hvězdy, který na obloze naleznete na břiše...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Oslnivá záře: Zlatá pagoda s diamantovou střechou

Oslnivá záře: Zlatá pagoda s...

Je krásná. Ohromující. Dominuje nejenom panoramatu bývalé myanmarské metropole...
Pozor na to, čím se líčíte

Pozor na to, čím se líčíte

Nejrůznější způsoby zkrášlování jsou vymýšleny již od nepaměti, historie sahá...
Husitský hejtman Ondřej Keřský z Římovic si živobytí opatřoval loupežemi

Husitský hejtman Ondřej Keřský z...

„Pryč s tím zemským škůdcem!“ vykřikne kdosi a přihlížející dav souhlasně...
Nejsilnější psi na světě: Pořídili byste si je?

Nejsilnější psi na světě:...

Zatímco některá psí plemena jsou malá, přítulná a vhodná do panelákového bytu,...
Hemofilici jsou při pandemii pod tlakem

Hemofilici jsou při pandemii pod...

Stres a psychické vyčerpání zažívá při pandemii kdekdo. Když však navíc...
Bitva o Ramree: Sežrali krokodýli tisícovku Japonců?

Bitva o Ramree: Sežrali krokodýli...

Stát!“ zvolá britský velitel, když se s četou dostane k okraji močálu,...
Život na Saturnově ledovém měsíci

Život na Saturnově ledovém měsíci

Astronomové z Free University v Berlíně přišli s fascinujícím objevem, podle...
Prosím alkohol. Ale bez alkoholu!

Prosím alkohol. Ale bez alkoholu!

Víte, proč pijeme alkohol? Někdo přizná, že je to kvůli povznášejícímu...
Císař Ferdinand I. se pokoušel zatrhnout šizení na tržištích

Císař Ferdinand I. se pokoušel...

„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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