1915 yılında Albert Einstein, uzay ve zamanın geometrik bir özelliği olarak yerçekiminin birleşik bir tanımını sağlayan ünlü Genel Görelilik Teorisi'ni yayınladı. Bu teori modern yerçekimi teorisini doğurdu ve fizik anlayışımızda devrim yarattı. O zamandan beri bir yüzyıl geçmiş olsa da, bilim adamları hala teorisinin tahminlerini doğrulayan deneyler yapıyorlar.
Uluslararası gökbilimcilerden oluşan bir ekip tarafından (GRAVITY işbirliği olarak bilinir) yapılan son gözlemler sayesinde, Genel Göreliliğin etkileri ilk kez bir Supermassive Kara Delik (SMBH) kullanılarak ortaya çıkarıldı. Bu bulgular, Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) araçlarını kullanarak Samanyolu'nun (Yay A *) merkezinde SMBH'nin 26 yıllık gözlem kampanyasının doruk noktasıydı.
Ekibin bulgularını açıklayan çalışma yakın zamanda dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik“Galaktik merkezdeki büyük karadelik yakınındaki S2 yıldızının yörüngesindeki yerçekimsel kırmızıya kayma saptaması”. Çalışma, ESO'dan Roberto Arbuto tarafından yönetildi ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (MPE) Reinhard Genzel tarafından yönetilen ve çok sayıda Avrupa üniversitesinden ve araştırma enstitüsünden gökbilimcileri içeren GRAVITY işbirliğinin üyelerini içeriyordu.
Ekip, çalışmaları için VLT'nin son derece hassas ve yüksek hassasiyetli enstrümanlarının topladığı verilere güveniyordu. Bunlar arasında GRAVITY astrometrik ve interferometri cihazı, Yakın Kızılötesi (SINFONI) cihazında Entegre Alan Gözlemleri için Spektrograf ve birlikte bilinen Nasmyth Adaptive Optik Sistem (NAOS) - Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Spektrograf (CONICA) cihazı vardı. NACO.
Bu enstrümanlar tarafından toplanan yeni kızılötesi gözlemler, ekibin Mayıs 2018'de gerçekleşen kara deliğin önünden geçerken Yay A * etrafında dönen yıldızlardan birini (S2) izlemesine izin verdi. Yörüngesindeki en yakın noktada yıldız, kara delikten 20 milyar km'den (12,4 milyar mi) daha az bir mesafedeydi ve 25 milyon km / s'yi (15 milyon mil / saat) aşan bir hızda hareket ediyordu - ışık hızının neredeyse yüzde üçü .
SINFONI cihazı, S2'nin Dünya'ya doğru ve Dünya'dan uzaklığını ölçmek için kullanılırken, VLT İnterferometresindeki (VLTI) GRAVITY cihazı, yörüngesinin şeklini tanımlamak için S2'nin değişen pozisyonunun olağanüstü hassas ölçümlerini yaptı. YERÇEKİMİ enstrümanı daha sonra yıldızın kara deliğe yaklaşırken hareketini ortaya çıkaran keskin görüntüler yarattı.
Ekip daha sonra pozisyon ve hız ölçümlerini diğer enstrümanları kullanarak önceki S2 gözlemleriyle karşılaştırdı. Daha sonra bu sonuçları Newton'un Evrensel Kütle Çekim Yasası, Genel Görelilik Yasası ve diğer yerçekimi teorileri tarafından yapılan tahminlerle karşılaştırdılar. Beklendiği gibi, yeni sonuçlar Einstein'ın bir asırdan daha uzun bir süre önce yaptığı tahminlerle tutarlıydı.
GRAVITY işbirliğinin lideri olmanın yanı sıra makalede ortak yazar olan Reinhard Genzel'in ESO basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Bu ikinci kez S2'nin galaktik merkezimizdeki kara delik etrafındaki yakın geçişini gözlemledik. Ancak bu kez, çok gelişmiş enstrümantasyon nedeniyle, yıldızı benzeri görülmemiş bir çözünürlükte gözlemleyebildik. Genel görelilik etkilerini gözlemlemek için bu eşsiz fırsattan en iyi şekilde yararlanmak istediğimiz için, birkaç yıldır bu etkinliğe yoğun bir şekilde hazırlanıyoruz. ”
VLT’nin yeni enstrümanlarıyla gözlemlendiğinde, takım yerçekimi kırmızıya kayma adı verilen bir etki kaydetti, burada S2'den gelen ışık kara deliğe yaklaştıkça renk değiştirdi. Bu, yıldızın ışığının dalga boyunu uzatan ve spektrumun kırmızı ucuna doğru kaymasına neden olan kara deliğin çok güçlü yerçekimi alanından kaynaklandı.
S2'den gelen ışık dalga boyundaki değişim, Einstein’ın alan denkleminin öngördüğü ile kesin olarak aynıdır. Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden bir araştırmacı, GRAVITY Baş Araştırmacısı ve SINFONI spektrografı ve çalışmadaki ortak yazar Frank Eisenhauer'in belirttiği gibi:
“Yaklaşık iki yıl önce YERÇEKİMLİ S2 ile ilgili ilk gözlemlerimiz, ideal kara delik laboratuvarına sahip olacağımızı zaten gösterdi.. Yakın geçiş sırasında, görüntülerin çoğunda karadelik etrafındaki zayıf parıltıyı bile tespit edebildik, bu da yıldızı yörüngesinde tam olarak takip etmemizi sağladı ve sonuçta S2 spektrumundaki yerçekimi kırmızı kaymasının tespit edilmesine yol açtı.”
Einstein’ın tahminlerini doğrulayan başka testler yapılırken, ilk kez Genel Göreliliğin etkileri süper kütleli bir karadelik etrafındaki bir yıldızın hareketinde gözlemlendi. Bu bakımdan, Einstein bugüne kadarki en uç laboratuvarlardan birini kullanarak bir kez daha kanıtlanmıştır! Dahası, göreceli etkiler içeren testlerin zaman ve mekanda tutarlı sonuçlar verebileceğini doğruladı.
ESO Sistem Mühendisliği Bölüm Başkanı Françoise Delplancke, “Burada Güneş Sisteminde fizik yasalarını sadece şimdi ve belirli koşullar altında test edebiliriz” dedi. “Bu yüzden astronomi alanında, yerçekimi alanlarının çok daha güçlü olduğu yerlerde bu yasaların hala geçerli olup olmadığını kontrol etmek çok önemlidir.”
Yakın gelecekte, S2 kara delikten uzaklaştıkça başka bir göreceli test mümkün olacaktır. Bu, yıldızın yörüngesinde küçük bir rotasyon geçirmesi beklenen Schwarzschild'in önceliği olarak bilinir. GRAVITY İşbirliği S2'yi de bu etkiyi gözlemlemek için izleyecek ve bir kez daha VLT'nin çok hassas ve hassas enstrümanlarına güvenecek.
Xavier Barcons'ın (ESO Genel Direktörü) belirttiği gibi, bu başarı, GRAVITY işbirliğinin temsil ettiği uluslararası işbirliği ruhu ve ESO'nun gelişmesine yardımcı oldukları araçlar sayesinde mümkün oldu:
“ESO, çeyrek asırdan fazla bir süredir Reinhard Genzel ve ekibi ve ESO Üye Devletlerindeki işbirlikçileriyle çalıştı. Bu çok hassas ölçümleri yapmak ve bunları Paranal'daki VLT'ye yerleştirmek için gereken benzersiz güçlü enstrümanları geliştirmek büyük bir zorluktu. Bugün açıklanan keşif, olağanüstü bir ortaklığın çok heyecan verici bir sonucudur. ”
ESO'nun izniyle GRAVITY Collaboration’ın başarılı testine ait bu videoyu mutlaka izleyin:
