Elszáguldott egy csillag a fekete lyuk mellett, és kiderült: Einsteinnek igaza volt

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) végzett megfigyelések elsőként mutatták ki egy csillagnak a Tejútrendszer középpontjában helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyuk rendkívül erős gravitációs terében való mozgásában jelentkező, Einstein általános relativitáselmélete által előrejelzett anomáliákat. Ezek a régóta várt eredmények a 26 éve végzett megfigyeléssorozat megkoronázását jelentik.

A hozzánk legközelebbi, ám a fényt elnyelő sűrű porfelhők által eltakart szupernagy tömegű fekete lyuk a Tejútrendszer középpontjában, a Földtől 26 ezer fényév távolságra található. Ez a gravitációs szörnyeteg négymilliószor nagyobb tömegű a Napnál, és jó néhány csillag kering körülötte nagy sebességgel. Ez a rendkívüli környezet – a legerősebb gravitációs tér a galaxisunkban – kitűnő lehetőséget biztosít a gravitáció fizikájának tanulmányozására, Einstein általános relativitáselméletének tesztelésére - írta a Csillagászat.hu az Astronomy & Astrophysics folyóiratban megjelent tudományos eredményeket bemutató szakcikk alapján.

Az ESO VLT-n működő rendkívül érzékeny műszerek infravörös mérései segítségével a csillagászok követni tudták az S2 jelű csillag mozgását, amint 2018 májusában elhaladt a fekete lyuk közvetlen közelében. A legnagyobb közelség idején a csillag mindössze 20 milliárd kilométerre járt a fekete lyuktól, ahol több mint 25 millió km/h sebességgel – a fénysebesség majdnem 3 százalékával – száguldott.

A csillagászok a GRAVITY és SINFONI pozícióméréseit az S2 korábbi, más műszerekkel történt megfigyeléseivel, és a newtoni, einsteini és egyéb gravitációelméletek előrejelzéseivel vetették össze. Az új megfigyelések eltérnek Newton elméletének előrejelzéseitől, ugyanakkor kitűnően egyeznek az általános relativitáselméletből számítottakkal.

A legfrissebb megfigyelések a Tejútrendszer középpontjának az ESO műszereivel történő 26 éves, mind pontosabbá váló méréssorozatának a megkoronázását jelentik.

Az új mérések egyértelműen mutatják a gravitációs vöröseltolódás hatását. A fekete lyuk rendkívül erős gravitációs teréből távozó fény hullámhossza megnyúlik. Az S2 fényében tapasztalt hullámhossz-eltolódás pontosan egyezik azzal, amit Einstein általános relativitáselmélete előrejelez. Most először sikerült megfigyelni egy szupernagy tömegű fekete lyuk körül keringő csillag mozgásának az egyszerűbb newtoni gravitációelmélettől való eltérését.

A kutatócsoport a SINFONI műszerrel mérte az S2 Földről megfigyelhető látóirányú sebességét, a GRAVITY nevű interferométerrel pedig az S2 látszó égi pozícióját követték rendkívül nagy pontossággal. Így kirajzolódott a mozgás pályája. A GRAVITY olyan éles képeket készített, amelyeken a a fekete lyuk közvetlen közelében mozgó csillagnak az éjszakáról éjszakára való elmozdulása is látható – 26 000 fényévre a Földtől.

Az általános relativitáselmélet egyenleteit leíró cikkének publikálása után több mint 100 évvel Einstein elmélete újfent helyesnek bizonyult – egy olyan szélsőséges körülményeket biztosító laboratóriumban, amilyenről ő maga talán álmodni sem mert.

A megfigyelések persze tovább folytatódnak, amitől hamarosan egy további relativisztikus hatás – a csillag pályájának kicsiny elfordulása, a Schwarzschild-precessziónak a kimutatását várják a csillagászok. Ennek az S2 fekete lyuktól való távolodásával könnyen megfigyelhetővé kell majd válnia.