Теорию относительности впервые напрямую проверили вблизи черной дыры

Близкий пролет звезды около сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики позволил впервые напрямую проверить общую теорию относительности для экстремальных гравитационных полей. Результаты наблюдений подтвердили теорию гравитации Альберта Эйнштейна. Статья с исследованиями опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Центр галактики Млечный Путь относительно спокоен — там находится сверхмассивная черная дыра с массой около четырех миллионов солнечных, но вещество не падает на нее в активном режиме. Поэтому эта черная дыра не проявляет своей активности. Вокруг нее обращается несколько звезд, орбиты которых известны астрономам и за которыми те внимательно следят уже более 20 лет. Одна из этих звезд, известная как S2, обладает вытянутой орбитой с периодом в 16 лет и подходит к черной дыре на расстояние всего 17 световых часов (примерно 20 миллиардов километров). При этом она разгоняется до 25 миллионов километров в час.

Когда эта звезда проходит так близко к черной дыре, начинают сказываться эффекты общей теории относительности — гравитация черной дыры искривляет траектории лучей света от звезды особым образом, который не описывает Ньютоновская теория тяготения. При этом появляется, например, гравитационное красное смещение: свет, покидая окрестности черной дыры, теряет энергию, из-за чего длина его волны увеличивается. Другой эффект, связанный не с общей теорией относительности, а со специальной, — это релятивистская поправка к эффекту Доплера в связи с большой скоростью движения объекта.
В новой работе астрономы измерили оба этих эффекта. Согласно результатам черная дыра изменила видимую скорость движения звезды на 200 километров в секунду, что соответствует предсказания теории Эйнштейна и противоречит Ньютону.

Само близкое прохождение случилось 19 мая. Астрономы измерили все его фазы, но более детальную работу опубликуют позже, после более тщательного анализа. В предыдущий раз, когда S2 подходила близко к черной дыре, то есть в 2002 году, у телескопов не было достаточных возможностей для такого детального исследования. Эта работа — очередное подтверждение общей теории относительности и первое — с участием объекта колоссальной массы.

via