ดาวฤกษ์ดวงเดียวที่เรียกว่า S2 วนรอบมวลมหาศาลในใจกลางกาแล็กซีของเราเพิ่งแสดงให้เห็นคำทำนายของในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด เราสามารถทดสอบมันได้ โดยใส่ขนนกอีกอันเข้าไปในหมวกที่มีขนแข็งอยู่แล้วของทฤษฎี
นักดาราศาสตร์ได้รวบรวมข้อสังเกตที่คุ้มค่ามาหลายทศวรรษได้แสดงให้เห็นว่าวงโคจรของ S2 ไม่ใช่วงรีในตำแหน่งคงที่ แต่วงโคจรจะเลื่อนไปรอบๆ เหมือนภาพวาดสไปโรกราฟ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Schwarzschild precession
นี่เป็นครั้งแรกที่ตรวจพบ Precession ของ Schwarzschild รอบหลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามันเป็นจริงแม้ว่าเราจะสังเกตวงโคจรของดาวฤกษ์ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงมากที่สุดก็ตาม
นอกจากนี้ สมการสัมพัทธภาพทั่วไปยังสามารถใช้เพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรได้อย่างแม่นยำ และการคำนวณเหล่านี้ก็สอดคล้องกับการสังเกตของ S2 ได้อย่างแม่นยำ
“ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำนายว่าวงโคจรที่ถูกผูกมัดของวัตถุหนึ่งรอบอีกวัตถุหนึ่งจะไม่ปิดเหมือนในแรงโน้มถ่วงของนิวตัน แต่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าในระนาบการเคลื่อนที่”ไรน์ฮาร์ด เกนเซล นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อธิบายของสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์นอกโลก (MPE) ในประเทศเยอรมนี และเป็นสมาชิกของการทำงานร่วมกันของแรงโน้มถ่วง-
“เอฟเฟกต์อันโด่งดังนี้ – พบครั้งแรกในวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ - เป็นหลักฐานแรกที่สนับสนุนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป หนึ่งร้อยปีต่อมาเราได้ตรวจพบผลแบบเดียวกันนี้ในการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ที่โคจรรอบแหล่งกำเนิดวิทยุขนาดกะทัดรัดอย่างราศีธนู A* ที่ใจกลางทางช้างเผือก"
S2 โฉบรอบราศีธนู A* ในวงโคจรรูปไข่ยาวทุกๆ 16 ปี เมื่อเข้าใกล้ที่ใกล้ที่สุดหรือเพอริแอสตรอน มันจะมาถึงภายในระยะ 17 ชั่วโมงแสงจากหลุมดำ หรือเพียงสี่เท่าของระยะห่างจากดวงอาทิตย์ถึงดาวเนปจูน
นั่นอาจฟังดูไกล แต่เมื่อคุณต้องเผชิญกับบางสิ่งที่มีมวลมากเท่ากับราศีธนู A* มันจะอยู่ใกล้อย่างน่าอัศจรรย์ และการเตะด้วยแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำจะทำให้ดาวฤกษ์มีความเร็วเพิ่มขึ้นเกือบ 3 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสงในขณะที่มันหมุนไปรอบๆ เป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่โคจรใกล้ที่สุดในใจกลางกาแลคซี
และนี่ไม่ใช่โรดีโอสัมพัทธภาพครั้งแรกของ S2 นักดาราศาสตร์จับตาดูดาวดวงนี้อย่างใกล้ชิดมาตั้งแต่ปี 1990 ในปี 2561ประกาศความร่วมมือ GRAVITYการที่แสงของ S2 ยืดออกเมื่อเข้าใกล้ราศีธนู A* เป็นการยืนยันผลที่ทำนายไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในหนึ่งในการทดสอบที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่ง ปีต่อมาก็มีทีมที่สองยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้ด้วยรายงานของตนเองเขียนโดยใช้ชุดข้อสังเกตที่เป็นอิสระ
ปัจจุบัน GRAVITY Collaboration ได้ใช้การวัดมากกว่า 330 ครั้งจากการสังเกตย้อนหลังไปถึงปี 1992 จนถึงสิ้นปี 2019 เพื่อดูว่าการ precession ที่สังเกตได้ตรงกับการคาดการณ์ที่ทำโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปหรือไม่ และพวกเขาก็โดน paydirt
"หลังจากติดตามดาวฤกษ์ในวงโคจรของมันมานานกว่าสองทศวรรษครึ่ง การตรวจวัดอันประณีตของเราจะตรวจจับการเคลื่อนตัวของดาวชวาร์สชิลด์ของ S2 ในเส้นทางรอบราศีธนู A* ได้อย่างแม่นยำ"นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ สเตฟาน กิลเลสเซน กล่าวของและ
แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ในการคำนวณ precession ของ S2 ราศีธนู A* จำเป็นต้องมีมวลที่แม่นยำ จนถึงขณะนี้ หลักฐานชี้ว่ามีมวลประมาณ 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ เพื่อให้เหมาะสมกับวงโคจรที่สังเกตได้ สมการสัมพัทธภาพยังจำเป็นต้องมีมวลประมาณ 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์
นี่เป็นการยืนยันมวลของชาวราศีธนู A* อีกประการหนึ่ง และยังช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาอวกาศรอบวงโคจรได้อีกด้วย เช่น ถ้ามีวัตถุขนาดใหญ่อื่น เช่นหลุมดำมวลปานกลางอยู่ใกล้ๆก็จะส่งผลต่อวงโคจร การไม่พบอิทธิพลของวงโคจรเหล่านั้นหมายความว่าเราสามารถจำกัดสิ่งที่อยู่ในใจกลางกาแลคซีได้
"เนื่องจากการวัด S2 เป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นอย่างดี เราจึงสามารถกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับปริมาณวัตถุที่มองไม่เห็น เช่น การกระจายตัวหรือเล็กกว่าก็ได้มีอยู่รอบๆ ราศีธนู A*" นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Guy Perrin และ Karine Perraut จาก Observatoire de Paris-Site de Meudon และ Observatoire de Grenoble ในฝรั่งเศส ตามลำดับ
“นี่เป็นเรื่องที่น่าสนใจอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของหลุมดำมวลมหาศาล”
ทั้งหมดนี้จากดาวดวงเดียว ช่างวิเศษเหลือเกิน
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์-
