Tančící hvězda

Podivná spirografická orbita hvězdy vířící vysokou rychlostí kolem monstrózní černé díry ve středu naší galaxie opět dokazuje, že Einstein měl pravdu. Oběžná dráha hvězdy vytváří neustále se měnící tvar růžice předpovídaný Einsteinovou obecnou teorií relativity.

Astronomové z Evropské jižní observatoře (ESO)  tuto hvězdu pojmenovanou S2 sledují již 27 let a provádějí přesná měření její polohy a rychlosti. Hvězda obíhá kolem superhmotné černé díry, našeho galaktického centra, ve vzdálenosti zhruba 26 000 světelných let od Země. Vědci  sledovali hvězdu po téměř dva úplné oběhy (každý úplný oběh trvá asi 16 let), a poté dospěli k závěru, že se hvězda nepohybuje po pevné eliptické oběžné dráze, jak předpovídá teorie gravitace Isaaca Newtona, ale spíše „tančí“ kolem černé díry ve vzoru, který připomíná růžici nakreslenou spirografem. Studie vědců z ESO vyšla 16. dubna v časopise Astronomy & Astrophysics.

Schwarzschildova precese

Druh dráhy, kdy se perihelium (nejbližší bod vůči středu obíhání) hvězdy pohybuje jemně kolem černé díry s každou orbitou, se nazývá Schwarzschildova precese. Můžeme si ji představit jako obíhání po elipse, která sama vykonává precesní pohyb - hlavní osa této elipsy pomalu rotuje v souhlasném směru kolem středu. Tento druh precese (nebo dopředného pohybu) předpovídal Einstein již před více než 100 lety, aby popsal chování nekonečně malého objektu obíhajícího mimořádně masivní objekt. „Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že vázané oběžné dráhy jednoho objektu kolem druhého nejsou uzavřené, jako v newtonovské fyzice, ale pohybují se vpřed v rovině pohybu,“ řekl spoluautor studie Reinhard Genzel, ředitel Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku. „Tento slavný efekt - poprvé viděný na oběžné dráze planety Merkur kolem Slunce - byl prvním důkazem ve prospěch obecné relativity. O sto let později jsme nyní zjistili stejný efekt v pohybu hvězdy obíhající [černou] díru ve středu Mléčné dráhy. „

Je to poprvé, kdy byla Schwarzschildova precese potvrzena pozorováním hvězdy obíhající kolem černé díry. Tým identifikoval a rekonstruoval smyčky S2 po  více než 300 pozorováních hvězdy pomocí několika přístrojů na velmi velkém dalekohledu ESO v Chile.

Nový nález by mohl také pomoci vědcům k přesnějším výpočtům typu a množství hmoty umístěné ve středu Galaxie. „Protože měření S2 tak dobře odpovídají obecné teorii relativity, můžeme lépe stanovit, kolik je neviditelného materiálu jako je distribuovaná temná hmota nebo možné menší černé díry,“ uvedli spoluautoři studie Guy Perrin z Pařížské observatoře a Karine Perraut z francouzské univerzity v Grenoblu. „Je to velmi zajímavé pro pochopení vzniku a vývoje superhmotných černých děr.“