Il risultato dell'analisi dei dati per 26 anni di osservazioni astronomiche è stata la conferma ufficiale di quanto previsto dalla teoria generale della relatività della particolarità del moto di una stella nel forte campo gravitazionale di un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Questo è riportato in un articolo sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics.
L'oggetto della ricerca per gli scienziati in tutti questi anni è stata la stella S2, situata accanto al buco nero supermassiccio Sagittario A *, situato nel centro galattico della Via Lattea. Il buco nero ha una massa quattro milioni di volte la massa del Sole e si trova a 26mila anni luce dalla Terra. La stessa stella S2, che appartiene al tipo spettrale B, è una delle stelle più studiate appartenenti all'ammasso S, un gruppo di stelle in rapido movimento scoperte nel 2002.
“Questo è solo il secondo approccio tra S2 e un buco nero che siamo stati in grado di tracciare. D'altra parte, la precisione dello strumento è notevolmente migliorata negli ultimi dieci anni, consentendo di monitorare questo incontro ad altissima risoluzione. Ci siamo preparati con cura per questo evento da diversi anni, poiché ci consente di testare in pratica la peculiarità degli effetti relativistici , ha affermato Reinhard Gentzel del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching (Germania).
Il buco nero è circondato da diverse dozzine di stelle e da diverse grandi nuvole di gas, che periodicamente si avvicinano a una distanza pericolosa. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, questi incontri e gli effetti relativistici ad essi associati avranno un effetto speciale sull'orbita della stella, spostandone il pericentro. E gli scienziati sono stati in grado di confermarlo nella pratica.
Nel 2003, la stella si è avvicinata al buco nero a una distanza pericolosa, che per la prima volta ha permesso agli astrofisici di tracciare se la sua traiettoria è cambiata sotto l'influenza dell'attrazione del buco nero. Il prossimo riavvicinamento della stella al Sagittario A * è avvenuto solo nel maggio di quest'anno, per il quale gli scienziati si stanno preparando da molto tempo e con attenzione. L'evento è stato seguito da molti dei principali telescopi del mondo.
Hubble, VLT e altri importanti osservatori della Terra hanno iniziato a condurre osservazioni quasi costanti di S2 dall'aprile di quest'anno, utilizzando strumenti SINFONI, GRAVITY e NACO che operano nelle gamme dell'infrarosso e del vicino infrarosso dello spettro.
Critici sono stati i dati raccolti nel maggio 2018, quando la stella si è avvicinata al buco nero a meno di 20 miliardi di chilometri di distanza. L'effetto dell'interazione tra il buco nero e la stella è stato così forte che il buco nero ha accelerato la velocità di quest'ultima a 25 milioni di chilometri all'ora (quasi il 3% della velocità della luce).
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Gli scienziati notano che l'interazione, in particolare, si è manifestata in un brusco cambiamento nel colore della stella sotto l'influenza del cosiddetto spostamento verso il rosso gravitazionale - "allungamento" delle onde elettromagnetiche quando colpiscono un'area con un forte campo gravitazionale. Nel caso di S2, la stella si è notevolmente “arrossata” avvicinandosi al Sagittario A *, dopodiché, dopo un po ', ha acquisito il suo colore abituale. La forza di questo effetto, come mostrato dalle osservazioni VLT, era pienamente coerente con ciò che prediceva la teoria della relatività e il fenomeno associato della dilatazione del tempo gravitazionale.
“Le nostre prime osservazioni di S2 con lo strumento GRAVITY sono iniziate circa due anni fa. Anche allora, abbiamo identificato un chiaro effetto di spostamento verso il rosso associato a un buco nero, che ha confermato ancora una volta la teoria della relatività generale di Einstein , afferma l'astrofisico Frank Eisenhower, che lavora con gli spettrografi GRAVITY e SINFONI.
"Durante il nostro avvicinamento più ravvicinato, abbiamo anche notato un debole bagliore attorno al buco nero nella maggior parte delle immagini, che ci ha permesso di seguire molto da vicino l'orbita della stella e alla fine assistere al redshift gravitazionale di S2".
Allo stesso modo, gli scienziati hanno confermato che il movimento di S2 deviava dalla sua solita orbita newtoniana della quantità calcolata utilizzando i calcoli di Einstein. Entrambi, secondo Genzel e il suo team, dimostrano ancora una volta che Einstein ha ragione nel descrivere come si comportano il tessuto dello spazio-tempo e l'intero Universo.
I ricercatori affermano di avere ora un laboratorio naturale per lo studio dei buchi neri supermassicci e degli effetti relativistici.
Nikolay Khizhnyak
