Újabb próba előtt Einstein elmélete

5512

Albert Einstein 1915-ben publikált általános relativitáselmélete a gravitáció legpontosabb ismert leírása. Az elméletet megszületése óta számtalan próbának vetették alá, ám eddig senkinek sem sikerült rajta fogást találnia. Az általános relativitáselmélet eddig sikeresen kiállt minden kísérleti tesztet. Ám a fizikusok és csillagászok folyton újabb és újabb próbatételeken törik a fejüket. Ezúttal az elmélet szerinti gravitációs vöröseltolódás jelenségét szeretnék megfigyelni egy Tejútrendszerbeli csillagon.

Einstein elmélete értelmében a fény gravitációs vöröseltolódást szenved, ha gravitációs potenciálgödörből kell kijutnia, azaz hogyha erős gravitációs térből ered. Mint minden galaxisnak, a Tejútrendszernek a közepén is egy szupernagy tömegű fekete lyuk van. Ez működteti a Sagittarius A* jelű rádióforrást is. A központi fekete lyuk közelében, ahol különösen erős a gravitációs tér, jónéhány csillag kering, amelyek alkalmas célpontok lehetnek a gravitációs vöröseltolódás hatásának a kimutatására. Ezek egyike, az S0–2 jelű csillag különösen ígéretesnek tűnik. Ez az elnyúlt pályájú fiatal kék óriáscsillag 2018 tavaszán közelíti meg legerősebben a központi szupernagy tömegű fekete lyukat, így a gravitációs vöröseltolódás hatása a várakozások szerint ekkor lesz a legerősebb. Mivel ekkor hat majd rá a legerősebb gravitáció, így az Einstein elméletétől való esetleges eltérések is ekkor volnának a legkönnyebben kimutathatóak.

Az S0–2 (világoskékkel) és néhány társának pályája a Tejútrendszer központi szupernagy tömegű fekete lyuka körül a Keck távcső felvételén. Figyelemre méltó a rendkívül kicsi, mindössze kb. 1×1 ívmásodperces látómező. Forrás: S. Sakai/A. Ghez/W. M. Keck Observatory/UCLA Galactic Center Group.

A csillagászok a nevezetes megközelítésre felkészülve 2017-ben alaposan megvizsgálták az S0–2 csillagot. A Hawaii-szigetek Mauna Kea vulkánjának csúcsán működő W. M. Keck távcső OSIRIS spektrográfját használva Devin Chu csillagász hallgató (University of California, Los Angeles – UCLA) és munkatársai, az UCLA Galactic Center kutatócsoport tagjai megállapították, hogy az S0–2-nek nincs kimutatható kísérője. Ez jó hír abból a szempontból, hogy ez a csillag így különösen alkalmas tesztobjektum a gravitációs vöröseltolódás hatásának a kimutatására.

„Tizenhat éve várunk erre az eseményre.” – emeli ki Chu – „Így izgatottan várjuk, hogyan fog viselkedni ez a csillag a fekete lyuk erőteljes vonzásának hatására. Vajon az S0–2 követni fogja Einstein elméletének előrejelzését, vagy ellenszegül a jelenleg ismert gravitációs törvénynek? Hamarosan megtudjuk!”

Ez a vizsgálat felveti az S0–2 és az őt magába foglaló S-halmaz különleges eredetének kérdését is. Már maga a tény is meglepő, hogy ezek a fiatal csillagok ilyen közel léteznek a szupernagy tömegű központi fekete lyukhoz. Nem tudjuk, miként jöhettek létre ebben a kedvezőtlen környezetben. A fekete lyuk árapályerői könnyedén szétszaggatnak egy gázfelhőt, még mielőtt az csillagokká állhatna össze. Az S0–2 tehát más úton keletkezett. Egy lehetséges, ám most megcáfolt magyarázat lehetett volna, hogy ez a csillag egy kettős rendszer tagjaként jött létre.

„Az S0–2-höz hasonló nagy tömegű csillagoknak szinte mindig van kísérőjük. Szerencsénk, hogy az S0–2 mégis magányos, mert így könnyebb dolgunk lesz a relativisztikus hatások vizsgálatakor. Ugyanakkor a csillag eredete így még rejtélyesebb.” – Magyarázza Tuan Do, az UCLA kutatója, a Galactic Center kutatócsoport vezetője. A csoport tervei közt szerepel az S-halmaz további csillagainak vizsgálata, hogy magyarázatot találjanak azok eredetére, illetve az S0–2 kísérőjének hiányára.

Forrás: ScienceDaily

Az eredményeket bemutató szakcikk: Devin S. Chu et al. „Investigating the Binarity of S0-2: Implications for Its Origins and Robustness as a Probe of the Laws of Gravity around a Supermassive Black Hole”, The Astrophysical Journal, 2018, 854, 12

Hozzászólás

hozzászólás