Разогнанная сверхмассивной черной дырой звезда подтвердила правоту Эйнштейна

Сегодня уже почти никто не сомневается в том, что в центре Млечного Пути, как и у других похожих на него галактик, находится сверхмассивная черная дыра. Указывает на нее и звезда S2, которая за 16 лет делает полный оборот по орбите с минимальным радиусом в 120 раз больше, чем орбита Земли, и в 1400 раз больше самой черной дыры.

Наблюдения за S2 ведутся еще с 1990-х, позволив выяснить массу сверхмассивной черной дыры и проверить многие эффекты, предсказанные Общей теорией относительности Эйнштейна. Их новые результаты участники коллаборации GRAVITY во главе с Рейнардом Гензелем (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики немецкого Общества Макса Планка представили в журнале Astronomy & Astrophysics.

Расположенный в Чили европейский телескоп VLT следит за S2 уже больше 26 лет, и 19 мая 2018 года наблюдал ее максимальное сближение с черной дырой. Такая работа исключительно сложна, поскольку различать звезду приходится на фоне окружающего сверхмассивную черную дыру диска материи, разогнанной, раскаленной и активно излучающей. В момент прошлого прохождения S2 через перицентр своей орбиты в 2002 году у астрономов еще не имелось достаточно мощных инструментов. Однако у них было и достаточно времени на подготовку, и теперь наблюдения состоялись.

Помимо VLT, за звездой следили инструменты гавайского телескопа Keck. S2 подошла к сверхмассивной черной дыре на расстояние порядка 17 световых часов (20 млрд км), ближе, чем какая-либо другая известная звезда. При этом экстремальные гравитационные поля разогнали ее до невероятной скорости, которая достигла 2,7 процента световой – около 8000 км/с (почти 29 млн км/ч). Такое скоростное и тесное сближение еще раз продемонстрировало справедливость выкладок Общей теории относительности. Ее формулы с высокой точностью предсказали такую скорость S2.

Кроме того, чем ближе звезда подходила к черной дыре, тем заметнее ее излучение смещалось в красную область спектра: притяжение сверхмассивного объекта (масса черной дыры в центре Млечного Пути оценивается в 4,3 млн солнц) создавало эффект гравитационного красного смещения, появление которого прямо вытекает из формул Эйнштейна.