2020. máj 07.

Táncolnak a csillagok a fekete lyuk körül

írta: Göbölyös N. László
Táncolnak a csillagok a fekete lyuk körül

s2-rosette-orbit-body-image-04162020.jpg

Egy csillag pályája egy nagyméretű fekete lyuk körül a Tejút középpontjában megfelel az Albert Einstein elmélete alapján végzett számításoknak.

Ott, ahol a tömeg valóban hatalmas és a tachiméter megközelíti a fény sebességét, létezik az a legextrémebb fizikai laboratórium, amely az ember rendelkezésére áll. A galaxis közepe ez, amely kb. 26 ezer fényévre van tőlünk és kapjuk Einstein általános relativitás-elméletének újabb igazolását. Itt a csillagok egy igazán nagy fekete lyuk, a Sagittarius A körül forognak.

Az asztrofizikusok 30 évig követték az egyik pályáját, amely eléri a fénysebesség 3%-át. Pályáját, amelynek hatással vannak a relativista tényezők, Einstein elmélete alapján számították ki. Ez a teória a mai napig a legpontosabban írja le, hogy mozognak a csillagok a világegyetemben.

A S2 csillag nem szabályos ellipszist ír le a Sagittarius A körül, hanem rozettát ír le. Ennek oka a fekete lyuk jelenléte, amelyhet kb. 20 milliárd kilométerre van, azaz 120-szor távolabb, mint a Föld a Naptól. Ez hatalmas távolságnak tűnhet, de a gigantikus fekete lyuk vonzása így is erős.

Isaac Newton a maga korában a lehető legpontosabban írta le az egyetemes gravitáció törvényét a dinamika törvényeivel együtt, amelyek a modern fizika pillérei. Ezek alapján ki lehet számítani például egy tárgy leesését, vagy a Föld és a Merkúr kivételével minden bolygó pályáját. Ott azonban, ahol a gravitációs tér nagyon intenzív, Newton formulái nem elégségesek. Egy pár évszázadot várni kell, míg Einstein nem találta ki az általános relativitás-elméletet, hogy ki leehessen számítani: mi történik olyan nagy testek közelében, mint a fekete lyuk vagy a Nap.

A Merkúr nem úgy viselkedik, ahogyan Newton elképzelte: pályáját sokkal markánsabb precesszió éri, mint a Földet vagy a Vénuszt, azért, mert sokkal közelebb van a Naphoz, amely meggörbíti a tér-időt. Ugyanígy viselkedik az olyan csillag, amely táncol a fekete lyuk körül, amelynek tömege, becslések szerint 4 milliószor nagyobb, mint a Napé. Pályáját, mint a Merkúrét, ez a precesszió éri, valahányszor közeledik hozzá.

Az S2-t legalább 30 éve figyelik. 16 év alatt tesz teljes fordulatot a Sagittarius A körül. Most egy nemzetközi asztrofizikus csapat figyeli a chilei Very Large teleszkópon. Ez a csapat rekonstruálta pályáját. Tanulmányuk az Astronomy and Astrophysics tudományos szaklapban jelent meg.

Einstein relativitás-elméletét egy évszázad alatt sokszor kipróbálták. Először az 1919-es napfogyatkozáskor, amikor a Hold által eltakart Nap közelében lévő csillagok elmozdulását mérték. Megfigyelték, hogy akkor a fény is meggörbült, ahogy Einstein leírta. És a fény, amikor módosul a pályája, sok furcsaságot produkál az égen. Például különböző képeket ugyanarról a tárgyról. Ezeket a Földről többszörösen reprodukálva látjuk egy másik, nagytömegű tárgy interakciója miatt.

2016-ban egy csillag felrobbanásának ismétlődését lehetett megfigyelni, amelynek fénye különböző utakon, különböző időkben jutott el a Földre.

A relativitás elméletének tesztelése az évek során sokszor megismétlődött, míg eljutottak a fekete lyuk első képéhez. A relativitás elmélete alapján végzett számításokkal itt is minden megmagyarázható volt.

És ez folytatódni fog mindaddig, amíg nem találnak benne valamit, amit nem lehet megmagyarázni vele. És akkor lehet, hogy megnyílik az út a „minden elmélete” előtt, amely a relativitás által leírt gravitáción kívül magába foglalja más alapvető erők az elektro-mágnesesség, vagy a kvantum-fizika gyenge és erős nukleáris interakciójának leírását is – írta a La Repubblica.

Szólj hozzá

tudomány csillagászat univerzum