В центре Млечного пути на расстоянии 26 тыс. световых лет от Солнца расположен компактный радиоисточник Стрелец А*. Его масса составляет 4,3 млн солнечных, он активно излучает в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. По мнению астрономов, Стрелец А* представляет собой сверхмассивную черную дыру.
Стрелец А* окружен небольшой группой звезд, вращающихся вокруг него с высокой скоростью. Столь экстремальная среда — область самого сильного гравитационного поля в нашей Галактике — является идеальным местом для исследования физики тяготения, и в частности для проверки общей теории относительности Эйнштейна (ОТО).
Движение звезд вокруг Стрельца А*. Это таймлапс составленный из настоящих снимков, охватывающий 20 лет наблюдений за центром Млечного пути
Новые инфракрасные наблюдения, выполненные установленными на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) приемниками GRAVITY, SINFONI и NACO позволили астрономам отследить движение одной из этих звезд, известной под обозначением S2. В мае 2018 г. она приблизилась к Стрельцу А* на расстояние менее 20 млрд км. В момент прохождения перицентра орбиты звезда двигалась со скоростью свыше 7 тыс. км/c (почти 3% от скорости света).
Анимация орбиты S2
Международная группа исследователей сравнила положение и скорость S2, измеренные соответственно приемниками GRAVITY и SINFONI, а также более ранние ее наблюдения, выполненные с другими инструментами, с предсказаниями, сделанными на основе ньютоновской теории тяготения, ОТО и другими теориями тяготения.
Полученные результаты не согласуются с теорией Ньютона, но находятся в прекрасном соответствии с ОТО. Они ясно демонстрируют эффект, называемый гравитационным красным смещением: очень сильное гравитационное поле черной дыры растягивает световые волны, испускаемые звездой, делает их более длинными. Изменение длины волны света, приходящего от S2, в точности согласуется с предсказаниями теории Эйнштейна. Такое отклонение от более простой теории гравитации Ньютона в движении звезды вокруг сверхмассивной черной дыры наблюдается впервые.
Анимация пролета S2 рядом со Стрельцом А* и эффекта красного смещения
По словам ученых, эти наблюдения стали кульминацией 26 лет изучения центра Млечного Пути с инструментами ESO. Но астрономы не планируют останавливаться на этом. Теперь, когда S2 начинает удаляться от черной дыры, они планируют продолжить наблюдения. Предполагается, что очень скоро удастся выявить и другой релятивистский эффект: незначительное вращение орбиты звезды, известное как прецессия Шварцшильда.
