Seit seiner ersten Entdeckung im Jahr 1974 brennen Astronomen darauf, das Supermassive Schwarze Loch (SBH) im Zentrum unserer Galaxie besser zu sehen. Die als Sagittarius A* bekannte Wissenschaftler konnten die Position und Masse dieses SBH nur messen, indem sie die Wirkung auf die ihn umkreisenden Sterne gemessen haben. Aber bis jetzt sind ihnen detailliertere Beobachtungen entgangen, zum Teil dank all des Gases und Staubs, der sie verdunkelt.
Glücklicherweise hat die Europäische Südsternwarte (ESO) vor kurzem ihre Arbeit mit der SCHWERE Interferometer, die neueste Komponente ihrer Sehr großes Teleskop (VLT). Mit diesem Instrument, das Nahinfrarot-Bildgebung, adaptive Optik und eine stark verbesserte Auflösung und Genauigkeit kombiniert, ist es ihnen gelungen, Bilder der Sterne zu erfassen, die Sagittarius A* umkreisen. Und was sie beobachtet haben, war ziemlich faszinierend.
Einer der Hauptzwecke von GRAVITY besteht darin, das Gravitationsfeld um Sagittarius A* zu untersuchen, um genaue Messungen der Sterne durchzuführen, die ihn umkreisen. Dabei wird das GRAVITY-Team – bestehend aus Astronomen der ESO, des Max-Planck-Instituts und mehrerer europäischer Forschungsinstitute – Einsteins Theorie der Generelle Relativität wie niemals zuvor.
Spitzer-Aufnahme des Kerns der Milchstraße. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)
Bei der ersten Beobachtung, die mit dem neuen Instrument durchgeführt wurde, nutzte das GRAVITY-Team seine leistungsstarken interferometrischen Bildgebungsfunktionen, um S2 zu untersuchen, einen schwachen Stern, der Schütze A* mit einer Zeitdauer von nur 16 Jahren umkreist. Dieser Test demonstrierte die Wirksamkeit des GRAVITY-Instruments – das 15-mal empfindlicher ist als die einzelnen 8,2-Meter-Einheitsteleskope, auf die sich das VLT derzeit verlässt.
Dies war eine historische Errungenschaft, da eine klare Sicht auf das Zentrum unserer Galaxie etwas ist, das Astronomen in der Vergangenheit verwehrt haben. Als leitender Wissenschaftler von GRAVITY erklärte Frank Eisenhauer – vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland – Universe Today per E-Mail:
„Erstens verbirgt sich das Galaktische Zentrum hinter einer riesigen Menge voninterstellarer Staub, und er ist auf optischem praktisch unsichtbarWellenlängen. Die Sterne sind nur im Infraroten zu beobachten, also wir zuerstdafür die notwendige Technik und Instrumente entwickeln musste.Zweitens sind im Galaktischen Zentrum so viele Sterne konzentriert, dassein normales Teleskop ist nicht scharf genug, um sie aufzulösen. Es war nur inEnde 1990′ und Anfang dieses Jahrhunderts, als wir gelernt habenschärfen Sie die Bilder mit Hilfe von Speckle-Interferometrie und adaptivenOptik, um die Sterne zu sehen und ihren Tanz um das zentrale Schwarz zu beobachtenLoch.'
Aber darüber hinaus war die Beobachtung von S2 sehr gut getimt. Im Jahr 2018 wird sich der Stern am nächsten Punkt seiner Umlaufbahn zum Schütze A* befinden – nur 17 Lichtstunden davon entfernt. Wie Sie im Video unten sehen können, bewegt sich S2 an diesem Punkt viel schneller als an jedem anderen Punkt seiner Umlaufbahn (die Umlaufbahn von S2 ist rot hervorgehoben und die Position des zentralen Schwarzen Lochs ist mit a . markiert). Rotes Kreuz).
Bei seiner nächsten Annäherung wird S2 auf Geschwindigkeiten von fast 30 Millionen Stundenkilometern beschleunigen, was 2,5% der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Eine weitere Gelegenheit, diesen Stern so schnell erreichen zu sehen, wird es in 16 Jahren nicht mehr geben – im Jahr 2034. Und da das GRAVITY-Team bereits gezeigt hat, wie empfindlich das Instrument ist, erwartet das Team von GRAVITY, die Position des Sterns sehr genau messen zu können.
Tatsächlich gehen sie davon aus, dass die Genauigkeit mit der Messung der Positionen von Objekten auf der Mondoberfläche bis in den Zentimeterbereich vergleichbar sein wird. Als solche werden sie in der Lage sein zu bestimmen, ob die Bewegung des Sterns, während er das Schwarze Loch umkreist, mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie übereinstimmt.
„Nicht die Geschwindigkeit selbst verursacht die allgemeinen relativistischen Effekte“, erklärte Eisenhauer, „sondern die starke Gravitation um das Schwarze Loch herum. Aber die sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit ist eine direkte Folge und ein Maß für die Gravitation, daher verweisen wir in der Pressemitteilung darauf, weil der Vergleich mit der Lichtgeschwindigkeit und der ISS die extremen Bedingungen so schön veranschaulicht.
Künstlerische Darstellung des Einflusses der Schwerkraft auf die Raumzeit. Bildnachweis: space.com
Wie aktuelle Simulationen der Ausdehnung der Galaxien im Universum gezeigt haben, halten Einsteins Theorien auch nach vielen Jahrzehnten noch stand. Diese Tests werden jedoch harte Beweise liefern, die durch direkte Beobachtung gewonnen werden. Ein Stern, der sich mit einem Teil der Lichtgeschwindigkeit um ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie bewegt, wird sich sicherlich als passender Test erweisen.
Und Eisenhauer und seine Kollegen erwarten sehr interessante Dinge. „Wir hoffen auf einen „Kick“ im Orbit.“ er sagte. „Die allgemeinen relativistischen Effekte nehmen sehr stark zu, wenn Sie sich dem Schwarzen Loch nähern, und wenn der Stern vorbeischwingt, ändern diese Effekte leicht die Richtung des
Orbit.'
Auch wenn die von uns hier auf der Erde bei dieser Gelegenheit nicht in der Lage sein werden, den „Sternenblick“ zu sehen und zu sehen, wie R2 an Sagittarius A* vorbeipeitscht, werden wir dennoch in alle Ergebnisse eingeweiht sein. Und dann könnten wir vielleicht sehen, ob Einstein wirklich Recht hatte, als er über ein Jahrhundert später die immer noch vorherrschende Theorie der Gravitation in der Physik vorschlug.
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