Από τότε που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1974, οι αστρονόμοι πεθαίνουν για να δουν μια καλύτερη ματιά στην Υπερμεγέθη Μαύρη Τρύπα (SBH) στο κέντρο του γαλαξία μας. Γνωστός ως Τοξότης Α*, οι επιστήμονες μπόρεσαν να μετρήσουν τη θέση και τη μάζα αυτού του SBH μόνο μετρώντας την επίδραση που έχει στα αστέρια που περιφέρονται γύρω του. Αλλά μέχρι στιγμής, οι πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις τους έχουν διαφύγει, εν μέρει χάρη σε όλο το αέριο και τη σκόνη που το κρύβει.
Ευτυχώς, το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) άρχισε πρόσφατα να εργάζεται με το ΒΑΡΥΤΗΤΑ συμβολόμετρο, το πιο πρόσφατο εξάρτημα τους Πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο (VLT). Χρησιμοποιώντας αυτό το όργανο, το οποίο συνδυάζει απεικόνιση εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας, προσαρμοστική οπτική και εξαιρετικά βελτιωμένη ανάλυση και ακρίβεια, κατάφεραν να τραβήξουν εικόνες των αστεριών που περιφέρονται γύρω από τον Τοξότη Α*. Και αυτό που παρατήρησαν ήταν αρκετά συναρπαστικό.
Ένας από τους πρωταρχικούς σκοπούς του GRAVITY είναι να μελετήσει το βαρυτικό πεδίο γύρω από τον Τοξότη Α* προκειμένου να γίνουν ακριβείς μετρήσεις των αστεριών που περιφέρονται γύρω του. Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα GRAVITY - η οποία αποτελείται από αστρονόμους από το ESO, το Ινστιτούτο Max Planck και πολλά ευρωπαϊκά ερευνητικά ινστιτούτα - θα είναι σε θέση να δοκιμάσει τη θεωρία του Αϊνστάιν για Γενική Σχετικότητα όπως ποτέ πριν.
Εικόνα Spitzer του πυρήνα του Γαλαξία. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)
Στην πρώτη παρατήρηση που διεξήχθη χρησιμοποιώντας το νέο όργανο, η ομάδα GRAVITY χρησιμοποίησε τις ισχυρές της δυνατότητες συμβολομετρικής απεικόνισης για να μελετήσει το S2, ένα αμυδρό αστέρι που περιφέρεται γύρω από τον Τοξότη Α* με περίοδο μόλις 16 ετών. Αυτή η δοκιμή έδειξε την αποτελεσματικότητα του οργάνου GRAVITY – το οποίο είναι 15 φορές πιο ευαίσθητο από τα μεμονωμένα τηλεσκόπια μονάδων 8,2 μέτρων στα οποία βασίζεται επί του παρόντος το VLT.
Αυτό ήταν ένα ιστορικό επίτευγμα, καθώς η καθαρή άποψη του κέντρου του γαλαξία μας είναι κάτι που διέφυγε από τους αστρονόμους στο παρελθόν. Όπως εξήγησε ο επικεφαλής επιστήμονας του GRAVITY, Frank Eisenhauer – από το Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics στο Garching της Γερμανίας, στο Universe Today μέσω email:
«Πρώτον, το Γαλαξιακό Κέντρο κρύβεται πίσω από ένα τεράστιο ποσόδιαστρική σκόνη, και είναι πρακτικά αόρατη στα οπτικάμήκη κύματος. Τα αστέρια είναι παρατηρήσιμα μόνο στο υπέρυθρο, οπότε εμείς πρώταέπρεπε να αναπτύξει την απαραίτητη τεχνολογία και μέσα για αυτό.Δεύτερον, υπάρχουν τόσα πολλά αστέρια συγκεντρωμένα στο Γαλαξιακό Κέντρο πουένα κανονικό τηλεσκόπιο δεν είναι αρκετά αιχμηρό για να τα επιλύσει. Ήταν μόνο μέσαστα τέλη του 1990′ και στις αρχές αυτού του αιώνα όταν μάθαμε ναακονίστε τις εικόνες με τη βοήθεια της συμβολομετρίας κηλίδων και της προσαρμοστικήςοπτική για να δει τα αστέρια και να παρατηρήσει το χορό τους γύρω από το κεντρικό μαύροτρύπα.'
Αλλά περισσότερο από αυτό, η παρατήρηση του S2 ήταν πολύ καλά συγχρονισμένη. Το 2018, το αστέρι θα βρίσκεται στο πλησιέστερο σημείο της τροχιάς του στον Τοξότη Α* – μόλις 17 ώρες φωτός από αυτό. Όπως μπορείτε να δείτε από το παρακάτω βίντεο, σε αυτό το σημείο το S2 θα κινείται πολύ πιο γρήγορα από οποιοδήποτε άλλο σημείο στην τροχιά του (η τροχιά του S2 επισημαίνεται με κόκκινο και η θέση της κεντρικής μαύρης τρύπας επισημαίνεται με ένα Ερυθρός Σταυρός).
Όταν κάνει την πλησιέστερη προσέγγισή του, το S2 θα επιταχύνει σε ταχύτητες σχεδόν 30 εκατομμυρίων χλμ την ώρα, που είναι 2,5% της ταχύτητας του φωτός. Μια άλλη ευκαιρία για να δείτε αυτό το αστέρι να έχει τόσο υψηλές ταχύτητες δεν θα έρθει ξανά για άλλα 16 χρόνια - το 2034. Και έχοντας δείξει πόσο ευαίσθητο είναι ήδη το όργανο, η ομάδα GRAVITY αναμένει ότι θα είναι σε θέση να κάνει πολύ ακριβείς μετρήσεις της θέσης του αστεριού.
Στην πραγματικότητα, προβλέπουν ότι το επίπεδο ακρίβειας θα είναι συγκρίσιμο με αυτό της μέτρησης των θέσεων των αντικειμένων στην επιφάνεια της Σελήνης, μέχρι την κλίμακα του εκατοστού. Ως εκ τούτου, θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν εάν η κίνηση του άστρου καθώς περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα είναι σύμφωνη με τις θεωρίες της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
«Δεν είναι η ίδια η ταχύτητα που προκαλεί τα γενικά σχετικιστικά φαινόμενα», εξήγησε ο Αϊζενχάουερ, «αλλά η ισχυρή βαρύτητα γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αλλά η πολύ υψηλή τροχιακή ταχύτητα είναι άμεση συνέπεια και μέτρο της βαρύτητας, γι' αυτό το αναφέρουμε στο δελτίο τύπου επειδή η σύγκριση με την ταχύτητα του φωτός και το ISS απεικονίζει τόσο όμορφα τις ακραίες συνθήκες.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για την επιρροή που έχει η βαρύτητα στον χωροχρόνο. Πίστωση: space.com
Οπως και πρόσφατες προσομοιώσεις της διαστολής των γαλαξιών στο Σύμπαν έχουν δείξει, οι θεωρίες του Αϊνστάιν εξακολουθούν να ισχύουν μετά από πολλές δεκαετίες. Ωστόσο, αυτές οι δοκιμές θα προσφέρουν αδιάσειστα στοιχεία, που λαμβάνονται μέσω άμεσης παρατήρησης. Ένα αστέρι που ταξιδεύει με μια μερίδα της ταχύτητας του φωτός γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας θα αποδειχθεί σίγουρα μια κατάλληλη δοκιμή.
Και ο Αϊζενχάουερ και οι συνεργάτες του περιμένουν να δουν μερικά πολύ ενδιαφέροντα πράγματα. «Ελπίζουμε να δούμε ένα «λάκτισμα» στην τροχιά». αυτός είπε. «Τα γενικά σχετικιστικά φαινόμενα αυξάνονται πολύ έντονα όταν πλησιάζετε τη μαύρη τρύπα και όταν το αστέρι ταλαντεύεται, αυτά τα φαινόμενα θα αλλάξουν ελαφρώς την κατεύθυνση της
τροχιά.'
Ενώ όσοι από εμάς εδώ στη Γη δεν θα μπορούμε να 'κοιτάξουμε το βλέμμα των αστεριών' σε αυτήν την περίσταση και να δούμε το R2 να περνάει από τον Τοξότη Α*, θα είμαστε ακόμα ενήμεροι για όλα τα αποτελέσματα. Και τότε, θα μπορούσαμε απλώς να δούμε αν ο Αϊνστάιν είχε δίκιο όταν πρότεινε αυτή που εξακολουθεί να είναι η κυρίαρχη θεωρία της βαρύτητας στη φυσική, πάνω από έναν αιώνα αργότερα.
Περαιτέρω ανάγνωση: eso.org