Le osservazioni nel Very Large Telescope hanno mostrato per la prima volta gli effetti previsti dalla teoria della relatività generale di Einstein riguardo al movimento di una stella che passa vicino a un buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea. Questo è il punto di arrivo di una campagna di indagine per 26 anni sul telescopio in Cile.
Il buco nero supermassiccio più vicino viene caricato in spesse nuvole di polvere e dista 26000 anni luce da noi. Questo è un mostro gravitazionale che supera la massa solare 4 milioni di volte. Circondato da un piccolo gruppo stellare, ruota intorno al buco ad alta velocità. Questo è il campo gravitazionale più potente nella nostra galassia e svolge il ruolo di un luogo ideale per studiare la fisica gravitazionale e testare la teoria generale della relatività.
La visione artistica riflette il percorso della stella S2 con un approccio ravvicinato a un buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea. Mentre si avvicina al potente campo gravitazionale, il fatto che il colore della stella cambi leggermente in rosso, che è una conseguenza della teoria generale della relatività
Nuove indagini IR da strumenti GRAVITY, SINFONI e NACO sensibili sul Very Large Telescope ci hanno permesso di seguire una delle stelle, denominata S2, mentre si avvicinava al buco nero nel maggio 2018. Il punto di avvicinamento più vicino ha raggiunto meno di 20 miliardi di km ad una velocità di oltre 25 milioni di km / h (quasi il 3% della velocità della luce).
Il team ha confrontato le misurazioni di posizione e velocità di GRAVITY e SINFONI insieme alla precedente sorveglianza di S2 utilizzando altri strumenti. Abbiamo anche incluso le previsioni sulla gravità di Newton, la teoria della relatività generale e altre teorie sulla gravità. I nuovi risultati non sono in accordo con le previsioni di Newton e sono in perfetto accordo con le posizioni di Einstein.
Il diagramma mostra il movimento di una stella S2 attorno a un buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea. Composto da osservazioni con telescopi e strumenti ESO per 25 anni. Una stella trascorre 16 anni completando un volo orbitale e si avvicinò a un buco nero nel maggio 2018
Queste misurazioni estremamente accurate sono eseguite da un team internazionale di scienziati guidati dal Max Planck Institute. Gli scienziati per la seconda volta riuscirono a osservare il passaggio ravvicinato di S2 al buco nero nel centro galattico. Ma questa volta hanno usato hardware notevolmente migliorato.
Nuove misurazioni mostrano chiaramente l'effetto del redshift gravitazionale. La luce di una stella è allungata a onde più lunghe dal potente campo gravitazionale di un buco nero. La misurazione della lunghezza d'onda della luce da S2 si adatta esattamente a quanto previsto nella teoria della relatività generale di Einstein. Questa è la prima volta che una deviazione dalla previsione della più semplice teoria della gravità di Newton è stata osservata quando una stella si muove attorno a un buco nero supermassiccio.
La simulazione mostra le orbite delle stelle vicino a un buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea. La stella S2 passa ogni 16 anni vicino a un buco nero. L'ultima volta che la convergenza è stata rilevata nel maggio 2018
Gli scienziati hanno utilizzato SINFONI per misurare la velocità di S2 nella direzione dalla Terra e dal dispositivo GRAVITY per eseguire calcoli estremamente accurati della posizione della stella per determinare la forma della sua orbita. GRAVITY crea un'immagine nitida che consente di seguire il movimento stellare a una distanza di 26.000 anni luce.
Le prime osservazioni di S2, effettuate 2 anni fa, hanno dimostrato che i ricercatori hanno ottenuto il laboratorio perfetto sotto forma di buco nero. In un passaggio ravvicinato, è stato persino possibile fissare un debole bagliore attorno al buco nero, che ha aiutato a seguire da vicino la stella nella sua orbita. Più di 100 anni sono passati, e Einstein riesce ancora a dimostrare il suo caso.
Il primo test di successo della teoria di Einstein vicino a un buco nero supermassiccio
All'interno del sistema solare, è possibile verificare le leggi della fisica ora e in determinate circostanze. Pertanto, è importante per gli astronomi capire se queste leggi rimangono in vigore quando i campi gravitazionali sono molto più potenti. Ulteriori analisi dovrebbero mostrare un altro effetto relativistico: una leggera rotazione dell'orbita stellare (precessione di Schwarzschild), poiché S2 si sta allontanando dal buco nero.
Stella S2 esegue un avvicinamento ravvicinato a un buco nero al centro della Via Lattea
Gli scienziati hanno dedicato molto tempo alla creazione di strumenti potenti e unici che sono necessari per effettuare misurazioni dettagliate sul Very Large Telescope. I fatti ottenuti oggi sono un risultato entusiasmante di una meravigliosa collaborazione.
Simulazione delle orbite delle stelle attorno a un buco nero al centro della Via Lattea
