לראשונה אי פעם, החוקרים צפו במירוץ כוכבים עבר את החור השחור העל-מסיבי בלב שביל החלב, מאמתים כי תנועתו הראתה את השפעות היחסות הכללית, כפי שחזה אלברט איינשטיין.
כוכבי שביל החלב עוקפים מסלול חור שחור גרגנטי בשם מזל קשת A *, שהוא בדרך כלל שקט כפי שנשקף מכדור הארץ, פרט לפירוק האובייקט המזדמן שמסתכן קרוב מדי. המסה של החור השחור היא פי 4 מיליון מזו של השמש, והיא מציגה את שדה הכבידה החזק ביותר של הגלקסיה שלנו, מה שהופך אותו - וקבוצה קטנה של כוכבים המקיפים אותו במהירות גבוהה - קרקע מוכיחה מושלמת להשפעות הקיצוניות שחזתה התיאוריה של איינשטיין על תורת היחסות הכללית.
מזה 26 שנים החוקרים מתבוננים במרכז שביל החלב בעזרת מכשירים מהמצפה הדרומי האירופי (ESO). "המרכז הגלקטי היה המעבדה שלנו לבדיקת כוח הכבידה", אמר אודלה סטראוב, אסטרופיזיקאי במצפה הכוכב בפריס, ושותף למחבר המחקר החדש, במסיבת עיתונאים של ESO. 26 ביולי.
אסטרונומים השתמשו בתצפיות אינפרא אדום חדשות מכלי GRAVITY, SINFONI ו- NACO בטלסקופ ה- Very Large של ESO בצ'ילה כדי לעקוב אחר כוכב, המכונה S2, המהווה חלק מקבוצה של כוכבים נעים במהירות המסתובבים סביב החור השחור העל-מסיבי, הממוקם 26,000 אור שנים מכדור הארץ.
במאי 2018 היו אסטרונומים אלה עדים ל- S2 שעובר קרוב מאוד לחור השחור הזה. בזמנו, S2 התקדמה במהירות רבה - 15.5 מיליון קמ"ש (25 מיליון קמ"ש). על ידי השוואה בין מדידות מיקום ומהירות שנערכו על ידי GRAVITY ו- SINFONI ומדידות קודמות שנערכו ב- S2, הצוות מצא כי האור המעוות מהכוכב תואם לתחזיות המבוססות על תיאור היחסות הכללית כיצד כוח הכבידה מתכופף לחלל-זמן.
מדידות ה- S2 מראות בבירור השפעה המכונה משמרת אדומה, אמרו בהצהרה כי בכירים ב- ESO.
"Redshift מספר לנו כיצד כוח המשיכה משפיע על פוטונים בזמן שהם עוברים ביקום", אנדראה מיה גהז, אסטרונום ופרופסור במחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, שלא היה מעורב במחקר זה., כך מסר ל- Space.com.
שדה הכבידה של החור השחור העל-מסיבי מתח את האור שעוזב את S2, והשינוי באורך הגל של האור מ- S2 תואם את מה שחזוי התיאוריה של איינשטיין, על פי ההצהרה.
המדידות והתוצאות החדשות אינן מסכימות עם מה שניבא על ידי התיאוריה הכבידה הניוטונית הפשוטה יותר, אמרו החוקרים בכנס החדשות. פרנק אייזנהאואר, מדען צוות בכיר במכון מקס פלנק לפיזיקה חוצנית וחוקר ראשי ב- GRAVITY ובספקטרוגרף של SINFONI, הראה גרף חי שמדגיש את ההתבדלות הזו במסיבת העיתונאים של ESO - קריאה של "איינשטיין 1: 0 ניוטון" - והעלה קריאות עידוד מהעיתונות קהל.
זו הפעם הראשונה שסטיה כזו מתורת הכובד הניוטונית נצפתה בכוכב סביב חור שחור סופר-מסיבי, כך אמרו החוקרים בהצהרה, למרות שזו הייתה הפעם השנייה שהם צפו ב- S2 סביב החור השחור; הם עוקבים אחר המערכת כבר יותר משני עשורים. בפעם האחרונה שעברה לפני 16 שנה, רזולוציית המדידות לא הייתה מספיק טובה כדי להעלות את השפעות היחסות.
כבני אדם על פני כדור הארץ אנו נופלים, אנו מפילים דברים ואנחנו לא צפים מהכוכב לחלל; מנקודת מבט יומיומית, אנו מבינים את כוח המשיכה די טוב. עם זאת, מבין חוקי הפיזיקה השונים, "כוח המשיכה הוא הכי פחות נבדק, אם כי זה שאנחנו מבינים מהקיום האנושי את הטוב ביותר", אמר גץ. מחקר חדש זה מסייע לחזק את הבנתנו בכוח הכבידה בקנה מידה גדול יותר.
"נכון מאוד לחוק את החוק הזה", אמר גהז. גם אם אין לך את זה נכון, או שאתה עובד עם הבנה לא נכונה של כוח הכבידה - אפילו בקנה מידה קטן - ייתכן שהטעויות הללו הצטברו בקנה מידה גדול יותר, הוסיפה.
עבודה זו מראה כיצד כוח המשיכה פועל בסמוך לחור שחור-מסיבי, ובכך משפר את הבנת המדענים את הכוח ואת השפעותיו, אמרו החוקרים. בהצהרה אמרה פרנסואז דלפלנקה, ראש המחלקה להנדסת מערכות ב- ESO, ושותפה למחבר המחקר החדש, "כאן במערכת השמש, אנו יכולים לבחון רק את חוקי הפיזיקה כעת ובנסיבות מסוימות. "לכן חשוב מאוד באסטרונומיה לבדוק כי החוקים הללו עדיין תקפים במקום בו שדות הכבידה הם הרבה יותר חזקים."
החוקרים אמרו כי אסטרונומים ימשיכו להתבונן וללמוד את S2 ולקוות להציג בקרוב את השפעת היחסות הכללית על סיבוב קטן של מסלול הכוכב בזמן שהוא מתרחק מהחור השחור העל-מסיבי.
תוצאות המחקר החדש התפרסמו באינטרנט היום (26 ביולי) בכתב העת Astronomy & Astrophysics.
