GRAVITY является частью интерферометра VLT. Комбинируя свет от четырех телескопов, он может достичь такого же пространственного разрешения и точности при измерении положения, что и телескоп диаметром до 130 метров. Соответствующее увеличение разрешающей способности и точности позиционирования — в 15 раз по сравнению с отдельными 8,2-метровыми телескопами VLT Unit — позволит GRAVITY производить удивительно точные измерения астрономических объектов.Одна из основных целей GRAVITY — провести подробные наблюдения за окрестностями черной дыры с массой 4 миллиона солнечных масс в самом центре Млечного Пути [1].
Хотя положение и масса черной дыры были известны с 2002 года, благодаря точным измерениям движений звезд, вращающихся вокруг нее, GRAVITY позволит астрономам исследовать гравитационное поле вокруг черной дыры с беспрецедентными деталями, обеспечивая уникальную проверку Эйнштейна. общая теория относительности.В этом отношении первые наблюдения с GRAVITY уже очень интересны.
Команда GRAVITY [2] использовала этот инструмент для наблюдения звезды, известной как S2, которая вращается вокруг черной дыры в центре нашей галактики с периодом всего 16 лет. Эти испытания впечатляюще продемонстрировали чувствительность GRAVITY, поскольку он смог увидеть эту слабую звезду всего за несколько минут наблюдения.Вскоре команда сможет получить сверхточные положения вращающейся звезды, эквивалентные измерению положения объекта на Луне с точностью до сантиметра. Это позволит им определить, следует ли движение вокруг черной дыры предсказаниям общей теории относительности Эйнштейна или нет.
Новые наблюдения показывают, что Галактический Центр — идеальная лаборатория, на которую можно надеяться.«Это был фантастический момент для всей команды, когда свет звезды впервые вмешался — после восьми лет упорной работы», — говорит ведущий ученый GRAVITY Фрэнк Эйзенхауэр из Института внеземной физики Макса Планка в Гархинге, Германия. «Сначала мы активно стабилизировали помехи на яркой соседней звезде, а затем уже через несколько минут мы действительно смогли увидеть помехи от слабой звезды — для множества« высоких пятерок »». На первый взгляд ни у опорной звезды, ни у вращающейся звезды нет массивных спутников, которые усложнили бы наблюдения и анализ. «Это идеальные зонды», — объясняет Эйзенхауэр.Этот ранний признак успеха не наступает слишком рано.
В 2018 году звезда S2 будет максимально приближена к черной дыре, всего в 17 световых часах от нее и двигаясь со скоростью почти 30 миллионов километров в час, или 2,5% скорости света. На таком расстоянии эффекты, обусловленные общей теорией относительности, будут наиболее выраженными, и наблюдения GRAVITY дадут свои наиболее важные результаты [3]. Эта возможность не повторится еще 16 лет.
Примечания[1] Центр Млечного Пути, нашей родной галактики, находится на небе в созвездии Стрельца (Лучника) и находится примерно в 25 000 световых лет от Земли.[2] Консорциум GRAVITY состоит из: Институтов внеземной физики (MPE) и астрономии (MPIA) Макса Планка, Парижской обсерватории LESIA и IPAG Университета Гренобль-Альп / CNRS, Кельнского университета, Многопрофильного центра астрофизики Лиссабона и Порту (SIM) и ESO.[3] Команда впервые сможет измерить два релятивистских эффекта для звезды, вращающейся вокруг массивной черной дыры — гравитационное красное смещение и прецессию перицентра.
Красное смещение возникает из-за того, что свет от звезды должен двигаться против сильного гравитационного поля массивной черной дыры, чтобы уйти во Вселенную. При этом он теряет энергию, что проявляется в красном смещении света. Второй эффект применяется к орбите звезды и приводит к отклонению от идеального эллипса. Ориентация эллипса поворачивается примерно на полградуса в плоскости орбиты, когда звезда проходит близко к черной дыре.
Тот же эффект наблюдался для орбиты Меркурия вокруг Солнца, где он примерно в 6500 раз слабее на орбиту, чем в крайней близости от черной дыры. Но из-за большего расстояния наблюдение в Центре Галактики намного сложнее, чем в Солнечной системе.