Υπάρχει μια μικρή ομάδα αστεριών που καλούνται S-αστέρια που περιστρέφονται επικίνδυνα κοντά στην υπερβαρέα μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας, που ονομάζεται Τοξότης Α*. Αυτά τα άστρα βρίσκονται τόσο κοντά στο κέντρο του Γαλαξία, που η τεράστια βαρύτητα τα αναγκάζει να κινούνται με ταχύτητες περίπου 2,5% της ταχύτητας του φωτός ή σχεδόν 27 εκατομμύρια χιλιόμετρα / ώρα).
Οι αστρονόμοι περιμένουν 16 χρόνια για να περάσει ένα αστέρι τύπου S κοντά στην τεράστια μαύρη τρύπα Τοξότης A*, στο κέντρο του Γαλαξία μας.
Ένα από αυτά τα αστέρια, το S0-2, θα κάνει την πλησιέστερη προσέγγισή του στη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας αυτή την άνοιξη. Ο Τοξότης Α * – το πιο τεράστιο αντικείμενο στον Γαλαξία με πάνω από 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου – θα στρεβλώσει το άστρο και θα έλξει βαρυτικά το φως του, γεγονός που οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν από τη Γη, περίπου 26.000 έτη φωτός μακριά από το Γαλαξιακό Κέντρο, εκεί όπου βασιλεύει η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Οι αστρονόμοι περιμένουν το αστέρι, που είναι γνωστό ως Source 2 (S2 ή S0-2), να κάνει το στενό πέρασμα του στον Τοξότη A * εδώ και 16 χρόνια, το χρονικό διάστημα που χρειάζεται το μεγάλο αυτό αστέρι – περίπου 15 φορές τη μάζα του ήλιου μας – να στραφεί γύρω από τον Τοξότη A*. Κάθε τροχιά, κάνει ένα στενό πέρασμα περίπου 18 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τη μαύρη τρύπα. Στην πλησιέστερη προσέγγισή του που θα συμβεί σε λίγους μήνες, το S0-2 θα σκαρφαλώσει μέχρι τον ορίζοντα συμβάντων του Τοξότη A *, τα σύνορα από τα οποία δεν μπορεί να διαφύγει ούτε το φως, σε μια απόσταση που είναι,περίπου, 2,5 φορές μόνο η απόσταση από τον Ήλιο έως τον Πλούτωνα.
Το γαλαξιακό αυτό γεγονός προσφέρει μια τέλεια ευκαιρία για να δοκιμάσουμε τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τη θεωρία, η οποία έχει διαμορφώσει τον κορμό της αστροφυσικής για έναν αιώνα, ο χώρος δεν είναι στην πραγματικότητα άδειος αλλά μοιάζει με ένα «ύφασμα» που στρεβλώνεται από τα τεράστια αντικείμενα που παράγουν βαρύτητα. Μια συνηθισμένη απεικόνιση γι αυτό είναι μια μπάλα του μπόουλινγκ πάνω σε ένα τραμπολίνο, που θα τεντώσει το υλικό και οτιδήποτε τοποθετήσετε στο τραμπολίνο θα έτρεχε προς την μπάλα του μπόουλινγκ – εκτός από αυτή την διαδικασία λαμβάνει χώρα στις τέσσερις διαστάσεις στα αστέρια και τις μαύρες τρύπες. Η αρκετά ισχυρή βαρύτητα, επομένως, στρεβλώνει τον χωροχρόνο, τεντώνει τις αποστάσεις και καθυστερεί (επιβραδύνει) τον χρόνο.
Μια εικόνα του Τοξότη Α * που τραβήχτηκε με το Παρατηρητήριο ακτίνων-X Chandra της NASA. Τα κυκλικά τμήματα δείχνουν ελαφριά ηχώ από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Όταν το S0-2 περάσει κοντά από τον Τοξότη A *, η υπερβαρέα μαύρη τρύπα θα δημιουργήσει ένα «βαρυτικό φρέαρ δυναμικού» από το οποίο το φως του άστρου χρειάζεται να ξεφύγει. Και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το φως από το S0-2 να μετατοπίζεται προς τα ερυθρά μέρη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (Redshift). Αυτή η μετατόπιση εμφανίζεται, επίσης, και όταν ένα αντικείμενο απομακρύνεται από τον παρατηρητή, αλλά η βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό είναι ένα συγκεκριμένο φαινόμενο που προβλέπει η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν.
Θα είναι δε η πρώτη μέτρηση αυτού του είδους. Μάλιστα η βαρύτητα είναι η λιγότερο δοκιμασμένη από τις δυνάμεις της φύσης. Η θεωρία του Αϊνστάιν έχει περάσει όλες τις άλλες δοκιμές με επιτυχία μέχρι στιγμής, οπότε αν μετρηθούν αποκλίσεις, θα δημιουργηθούν σίγουρα πολλές ερωτήσεις σχετικά με τη φύση της βαρύτητας.
Ο Tuan Do και μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιούν το παρατηρητήριο Keck (στο ηφαίστειο Mauna Kea στη Χαβάη) πραγματοποίησε πρόσφατα παρατηρήσεις για να επιβεβαιώσει ότι το S0-2 δεν έχει κανένα συνοδό άστρο, όπως πολλοί από τους S-αστέρες που στρέφονται γύρω από την μαύρη τρύπα Τοξότη Α*. Το εύρημα αυτό ανακούφισε τους αστρονόμους που επιδιώκουν να παρατηρήσουν το στενό πέρασμα του S0-2, καθώς ένα ζεύγος άστρων θα εισάγει πρόσθετες παραμέτρους και θα καταστήσει τις μετρήσεις πιο περίπλοκες.
Τα περισσότερα S-αστέρια στην περιοχή του Τοξότη Α * είναι δυαδικά αστέρια, οπότε η ομάδα θα συνεχίσει να ερευνά αυτά τα αστέρια για να μάθει περισσότερα για τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται και γιατί το S0-2 σχηματίστηκε χωρίς κανένα μεγάλο δυαδικό συνοδό άστρο.
Πριν από δεκαέξι χρόνια, την τελευταία φορά που ο S0-2 κατέληξε κοντά στο κενό, οι αστρονόμοι γνώριζαν την ύπαρξη του αστέρα, αλλά δεν είχαν παρατηρητήρια αρκετά ισχυρά για να μετρήσουν την βαρυτική ερυθρή μετατόπιση. Αυτή τη φορά, η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν θα τεθεί σε δοκιμασία με τη μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ άλλοτε.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας ήταν μια αποκάλυψη στον επιστημονικό κόσμο πριν 103 χρόνια, αλλά εκτός από την ευρεία αποδοχή της, μελετήθηκαν και κάποιες δευτερεύουσες διαφορές. Η κβαντική συμπεριφορά των σωματιδίων, ειδικότερα, φαίνεται να παραβιάζει τον νόμο του Αϊνστάιν. Με τις προσεχείς παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι θα δοκιμάσουν τη θεωρία πιο σκληρά από ποτέ για να δουν αν αυτή κρατάει.
