Astronomové testují Einsteinovu teorii relativity

V centru Mléčné dráhy, ve vzdálenosti 26 000 světelných let od Země, leží nejbližší supermasivní černá díra, která má hmotnost čtyři miliony hmotností Slunce. Kolem tohoto výjimečného objektu obíhá ve velmi silném gravitačním poli malá skupina hvězd s vysokou rychlostí. Je to perfektní prostředí na testování teorií gravitace a obzvláště Einsteinovy obecné teorie relativity.

Nová analýza dat z dalekohledu Evropské jižní observatoře (ESO) a z jiných dalekohledů vůbec poprvé naznačuje, že pohyb hvězd v okolí supermasivní černé díry v centru Mléčné dráhy by mohl být ovlivněn efekty, jejichž existence vyplývá z Einsteinovy obecné teorie relativity. Výpočty naznačují, že dráha hvězdy S2, jejíž hmotnost je 15krát větší než Slunce a černou díru po eliptické dráze oběhne asi za 15,6 let, se jemně odchyluje od dráhy vypočítané s pomocí klasické fyziky. Tento výsledek je předehrou k mnohem přesnějším měřením testům relativity, které provede přístroj GRAVITY, až bude pozorovat přiblížení hvězdy S2 k černé díře v roce 2018.

Marzieh Parsa, PhD student na Univerzitě v Kolíně nad Rýnem a hlavní autor vědeckého článku, má radost: "Galaktické centrum je skutečně nejlepší laboratoř pro sledování pohybu hvězd v relativistickém prostředí. Byl jsem překvapen, jak dobře jsme mohli aplikovat metody, které jsme vyvinuli pro simulované hvězdy, na přesná měření hvězd s vysokou rychlostí, obíhající těsně kolem supermasivní černé díry."

"Během analýzy jsme si uvědomili, že k určení relativistických jevů působících na S2 potřebujeme velmi přesná data z celé dráhy hvězdy," komentuje Andreas Eckart, vedoucí týmu na kolínské univerzitě.

Z nové analýzy plynou nejenom podrobnosti o dráze hvězdy S2, ale také přesnější údaje o hmotnosti černé díry a její vzdálenosti od Země.

Spoluautor Vladimír Karas z Astronomického ústavu Akademie věd ČR v Praze s nadšením hovoří o budoucím výzkumu: "Naše výsledky otevírají další možnosti pro teoretickou i experimentální práci v tomto oboru vědy."

Popisovaná analýza je předehrou k vzrušujícímu období pozorování galaktického středu, na které se připravuje mnoho astronomů na světě. Během roku 2018 se hvězda S2 těsně přiblíží k supermasivní černé díře. Přístroj GRAVITY, vyvinutý velkým mezinárodním konsorciem, které vede Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik v Garchingu bude schopen měřit dráhu hvězdy mnohem přesněji, než je v současnosti možné. Očekává se, že GRAVITY, která již provádí velmi přesná pozorování středu Galaxie, ukáže relativistické efekty velmi jasně, ale mohla by astronomům také pomoci odhalit i případné odchylky od obecné teorie relativity, které by znamenaly novou fyziku.

Připravil: Astronomický ústav AV ČR
Foto: Astronomický ústav AV ČR

Přečtěte si také

• Spojení lidské a umělé inteligence odhalilo vzácné vesmírné objekty
• Jak určit směr, z něhož přiletěl asteroid? Napoví gravitační svatozář
• Přístroj na detekci koronaviru ze slin je o krok blíže k využití v praxi
• Hvězda nad Betlémem. Astronomický úkaz, nebo literární metafora?
• Jak vidí obraz informatici? Je to záznam o fyzikálním stavu věcí, říkají
• Jak blízko jsme k vývoji umělého mozku? Fyzici z AV ČR pokročili ve výzkumu
• AV ČR vyvíjí simulátor, který bude kontrolovat účinnost systému PES
• AUDIO: Mizející tma, krása ondřejovské hvězdárny a nebezpečí Starlinku
• Omlazující kúra uprostřed Galaxie. Proč rudí obři vypadají jako mladé hvězdy?
• Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu AV ČR získal Cenu Rudolfa Lukeše