Por primera vez, los investigadores han visto a una estrella correr más allá del agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, verificando que su movimiento mostró los efectos de la relatividad general, según lo predicho Albert Einstein.
Las estrellas de la Vía Láctea orbitan un gigantesco agujero negro llamado Sagitario A *, que generalmente es silencioso como se ve desde la Tierra, excepto por romper el objeto ocasional que se aventura demasiado cerca. La masa del agujero negro es 4 millones de veces mayor que la del sol, y exhibe el campo gravitacional más fuerte de nuestra galaxia, convirtiéndolo, y un pequeño grupo de estrellas orbitando a gran velocidad, en un campo de pruebas perfecto para los efectos extremos predichos por la teoría de Einstein de relatividad general.
Durante 26 años, los investigadores han estado observando el centro de la Vía Láctea utilizando instrumentos del Observatorio Europeo Austral (ESO). "El centro galáctico fue nuestro laboratorio para evaluar la gravedad", dijo Odele Straub, astrofísico del Observatorio de París y coautor del nuevo estudio, en una conferencia de prensa de ESO el 26 de julio. [Explicación de la Teoría de la Relatividad de Einstein (Infografía)]
Los astrónomos han utilizado nuevas observaciones infrarrojas de los instrumentos GRAVITY, SINFONI y NACO en el Very Large Telescope de ESO en Chile para seguir a una estrella, conocida como S2, que forma parte de un grupo de estrellas en rápido movimiento que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo, ubicado a 26,000 luces. -años de la Tierra.
En mayo de 2018, estos astrónomos presenciaron el paso de S2 muy cerca de este agujero negro. En ese momento, S2 se movía extremadamente rápido: 15.5 millones de mph (25 millones de km / h). Al comparar las mediciones de posición y velocidad tomadas por GRAVITY y SINFONI y las mediciones anteriores tomadas de S2, el equipo descubrió que la luz deformada de la estrella era consistente con las predicciones basadas en la descripción de la relatividad general de cómo la gravedad dobla el espacio-tiempo.
Las mediciones de S2 muestran claramente un efecto conocido como desplazamiento al rojo, dijeron funcionarios de ESO en un comunicado.
"Redshift nos dice cómo la gravedad afecta a los fotones a medida que viajan por el universo", Andrea Mia Ghez, astrónoma y profesora del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de California, Los Ángeles, que no participó en esta investigación., le dijo a Space.com.
El campo gravitacional del agujero negro supermasivo extendió la luz dejando S2, y el cambio en la longitud de onda de la luz de S2 se alinea con lo que predice la teoría de Einstein, según el comunicado.
Las nuevas mediciones y resultados no concuerdan con lo que se predeciría con la teoría de la gravedad newtoniana más simple, dijeron los investigadores en la conferencia de prensa. Frank Eisenhauer, científico senior del Instituto Max Plank de Física Extraterrestre e investigador principal de GRAVITY y el espectrógrafo SINFONI, mostró un gráfico vívido que resalta esa divergencia en la conferencia de prensa de ESO - leyendo "Einstein 1: 0 Newton" - provocando vítores del audiencia.
Esta es la primera vez que se observa una desviación de la teoría de la gravedad newtoniana en una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo, dijeron los investigadores en el comunicado, aunque era la segunda vez que observaban S2 alrededor del agujero negro; han estado rastreando el sistema por más de dos décadas. La última vez que pasó, hace 16 años, la resolución de las mediciones no fue lo suficientemente buena como para detectar los efectos de la relatividad.
Como seres humanos en la Tierra, caemos, dejamos caer cosas y no flotamos del planeta al espacio; Desde una perspectiva cotidiana, entendemos la gravedad bastante bien. Sin embargo, de las diferentes leyes de la física, "la gravedad es la menos probada, aunque [es] la que entendemos mejor de la existencia humana", dijo Ghez. Esta nueva investigación ayuda a solidificar nuestra comprensión de la gravedad a mayor escala.
"Hacer que esta ley sea correcta es muy importante", dijo Ghez. Incluso si no lo tiene bien, o si trabaja con una comprensión incorrecta de la gravedad, incluso a pequeña escala, esos errores pueden haberse acumulado a mayor escala, agregó.
Este trabajo muestra cómo la gravedad actúa cerca de un agujero negro supermasivo, mejorando así la comprensión de los científicos de la fuerza y sus efectos, dijeron los investigadores. "Aquí en el sistema solar, solo podemos probar las leyes de la física ahora y bajo ciertas circunstancias", dijo en el comunicado Françoise Delplancke, jefe del departamento de ingeniería de sistemas de ESO y coautora del nuevo estudio. "Por lo tanto, es muy importante en astronomía comprobar también que esas leyes siguen siendo válidas donde los campos gravitacionales son mucho más fuertes".
Los astrónomos continuarán observando y estudiando S2 y esperan mostrar pronto el efecto de la relatividad general en una pequeña rotación de la órbita de la estrella a medida que se aleja del agujero negro supermasivo, dijeron los investigadores.
Los resultados de la nueva investigación se publicaron en línea hoy (26 de julio) en la revista Astronomy & Astrophysics.
