Odkryto gwiazdę poruszającą się z prędkością 8% prędkości światła
W centrum naszej galaktyki setki gwiazd krąży wokół supermasywnej czarnej dziury. Większość z tych gwiazd ma na tyle duże orbity, że ich ruch jest opisany przez zasadę grawitacji Newtona i prawa ruchu Keplera. Ale kilka z nich ma tak ciasne orbity, że można je opisać jedynie za pomocą ogólnej teorii względności Einsteina. Gwiazda o najmniejszej orbicie jest znana jako S62. Przy największym zbliżeniu do czarnej dziury porusza się ona z prędkością większą niż 8% prędkości światła.
Supermasywna czarna dziura w naszej galaktyce znana jest jako Sagittarius A* (Sgr A*) i ma masę ok. 4 mln słońc, a wiemy to dzięki obserwacjom okrążających ją gwiazd. Astronomowie przez dziesięciolecia śledzili ruch tych gwiazd. Obliczając ich orbity, możemy wyznaczyć masę Sgr A*. W ostatnich latach nasze obserwacje stały się tak precyzyjne, że możemy zmierzyć więcej niż masę czarnej dziury. Możemy sprawdzić, czy nasze rozumienie czarnych dziur jest trafne.
Najbardziej znana gwiazda orbitująca wokół Sgr A* jest znana jako S2. To jasny, niebieski olbrzym, który okrąża czarną dziurę raz na 16 lat. W 2018 roku S2 zbliżyła się najbardziej do czarnej dziury, dając astronomom szansę zaobserwowania efektu względności zwanego grawitacyjnym przesunięciem ku czerwieni. Gdy podrzucisz piłkę do góry, zwalnia ona podczas wznoszenia się. Gdy skierujesz wiązkę światła w niebo, światło nie zwalnia ale grawitacja zabiera część jego energii. W rezultacie wiązka światła zostaje przesunięta ku czerwieni gdy wychodzi ze studni grawitacyjnej. Efekt ten zaobserwowano w laboratorium, ale S2 dała nam szansę zobaczenia go w świecie rzeczywistym. Faktycznie, przy największym zbliżeniu światło S2 zmieniło się na czerwone, tak jak przewidywano.
Przez lata uważano, że najbliższą gwiazdą Sgr A* jest S2, ale potem odnaleziono S62. Jak niedawno odkrył zespół naukowców, jest to gwiazda około dwa razy masywniejsza od Słońca, która okrąża czarną dziurę raz na dziesięć lat. Według ich obliczeń, przy największym zbliżeniu jej prędkość zbliża się do 8% prędkości światła. To jest tak szybko, że w grę wchodzi dylatacja czasu. Godzina na S62 trwałaby około 100 ziemskich minut.
Ze względu na bliskość Sgr A* S62 nie porusza się po orbicie keplerowskiej. Zamiast być elipsą, ma charakter spirograficzny, gdzie jej precesja wynosi około 10o w każdym cyklu. Ten rodzaj relatywistycznej precesji został po raz pierwszy zaobserwowany dla orbity Merkurego, ale tylko jako niewielki efekt.
Jesienią 2022 roku S62 po raz kolejny znajdzie się najbliżej Sgr A*. Powinno to pozwolić astronomom na przetestowanie efektów teorii względności nawet dokładniej niż dla największego zbliżenia S2.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
