Μια παρατήρηση δεκαετιών επιβεβαιώνει τις προβλέψεις των αστρονόμων για το πώς συμπεριφέρεται το φως σε ένα τεράστιο πεδίο βαρύτητας, όπως είναι της γιγαντιαίας μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας, που τεντώνει το φως που εκπέμπεται από ένα αστέρι και που κινείται γύρω από αυτήν. Το φαινόμενο, γνωστό ως βαρυτική ερυθρή μετατόπιση, προβλεπόταν από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν , αλλά μέχρι τώρα δεν είχε εντοπιστεί ποτέ στο περιβάλλον μιας μαύρης τρύπας.
Καλλιτεχνική άποψη που δείχνει την τροχιά του αστέρα S2 καθώς περνάει κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία. Το ισχυρό πεδίο βαρύτητας της μαύρης τρύπας αναγκάζει το χρώμα του αστέρα να μετατοπίζεται ελαφρώς προς το κόκκινο σε ακριβή συμφωνία με τις προβλέψεις της θεωρίας γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Η ομάδα με επικεφαλής τον Reinhard Genzel, του Ινστιτούτου Max Planck στο Garching της Γερμανίας, ανακοίνωσε την ανακάλυψη και περιλαμβάνει επιστήμονες από πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα στη Γερμανία, τη Γαλλία, την Πορτογαλία, την Ελβετία, τις Κάτω Χώρες, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιρλανδία.
Ο Reinhard Genzel και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν το ταξίδι αυτού του αστέρα, γνωστού ως S2, από τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο της Χιλής, οι επιστήμονες το παρακολουθούν καθώς ταξιδεύει σε μια ελλειπτική τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, η οποία βρίσκεται 26.000 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Τοξότη. Με μια μάζα 4 εκατομμυρίων φορές του Ήλιου μας, η μαύρη τρύπα δημιουργεί το ισχυρότερο πεδίο βαρύτητας στον Γαλαξία. Αυτό το καθιστά ένα ιδανικό μέρος για να κυνηγούμε σχετικιστικά αποτελέσματα.
Πέρυσι το άστρο S2 πέρασε όσο πιο κοντά γίνεται στη μαύρη τρύπα. Οι ερευνητές το επισήμαναν με όργανα όπως το συμβολόμετρο GRAVITY, που συνδυάζει φως από τέσσερα τηλεσκόπια μήκους 8 μέτρων και που άρχισε να λειτουργεί το 2016. “Με τις μετρήσεις μας η πόρτα είναι ανοικτή στη φυσική των μαύρων οπών”, λέει ο Frank Eisenhauer, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Max Planck.
Το GRAVITY μέτρησε την κίνηση του S2 στον ουρανό στο ταχύτερο σημείο του με μια ταχύτητα περισσότερο από 7.600 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, ή σχεδόν το 3 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός. Εν τω μεταξύ, ένα διαφορετικό όργανο μελετούσε πόσο γρήγορα το S2 κινήθηκε προς και από τη Γη, καθώς γύρισε πέρα από τη μαύρη τρύπα. Ο συνδυασμός των παρατηρήσεων επέτρεψε στην ομάδα του Genzel να ανιχνεύσει τη βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό του αστεριού – το φως του απλώθηκε σε μεγαλύτερα μήκη κύματος από την τεράστια βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας, που είναι σύμφωνο με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας.
“Αυτό που μετρήσαμε δεν μπορεί πλέον να περιγραφεί από τον Νεύτωνα”, λέει ο Odele Straub, αστροφυσικός στο Παρατηρητήριο των Παρισίων. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις του S2 ενδέχεται να επιβεβαιώσουν άλλες προβλέψεις του Αϊνστάιν, όπως για παράδειγμα πώς η περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα παρασύρει το χώρο γύρω της.
Το S2 χρειάζεται 16 χρόνια για να κάνει μια πλήρη τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα και οι ερευνητές περιμένουν με ανυπομονησία το φετινό στενό πέρασμα της από τη μαύρη τρύπα.
“Μας πήρε 20 χρόνια για να φτάσουμε αυτή τη στιγμή. Είναι αρκετά συναρπαστικό”, λένε οι αστροφυσικοί.
