Astronomen weten al enige tijd dat er een ster was die vrij dicht bij het zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel cirkelde. Astronoom Andrea Ghez van UCLA zegt dat het vermogen om deze twee sterren in een korte periode 'tango' rond het zwarte gat te bekijken, wetenschappers zal helpen de effecten van kromming van ruimte en tijd te meten, en ze zouden moeten kunnen bepalen of Albert Einstein gelijk had zijn voorspelling van hoe zwarte gaten ruimte en tijd zouden kunnen vervormen.
"Ik ben erg blij dat ik in veel minder dan een mensenleven twee sterren vind die in een baan om het superzware zwarte gat van ons sterrenstelsel draaien", zei Ghez. “Het is de tango van [deze sterren] die voor het eerst de ware geometrie van ruimte en tijd bij een zwart gat zal onthullen. Deze meting is niet mogelijk met één ster alleen. '
Er zijn bijna 3.000 sterren die enigszins in de buurt van het zwarte gat cirkelen, en de meeste hebben een baan van 60 jaar of langer.
De eerder bekende close-in ster, S0-2, draait om het 15,5 jaar om het zwarte gat. En nu draait de nieuw gevonden ster, S0-102 genaamd, om het zwarte gat in een brandende 11,5 jaar, de kortste bekende baan van een ster in de buurt van dit zwarte gat.
Reconstructie van de banen van twee sterren - S0-2 en S0-102 - bij het zwarte gat in het centrum van de Melkweg. (De banen van andere sterren worden ook weergegeven door zwakkere lijnen.) De achtergrond is een echt infraroodbeeld met hoge resolutie van de regio. Krediet: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Op dezelfde manier als planeten om de zon draaien, bevinden S0-102 en S0-2 zich elk in een elliptische baan rond het centrale zwarte gat. Ghez zei dat de planetaire beweging in ons zonnestelsel 300 jaar geleden de ultieme test was voor Newton's zwaartekrachttheorie, en nu zal de beweging van S0-102 en S0-2 de ultieme test zijn voor Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie, die zwaartekracht beschrijft als een gevolg van de kromming van ruimte en tijd.
"Het opwindende aan het zien van sterren die hun volledige baan doorlopen, is niet alleen dat je kunt bewijzen dat er een zwart gat bestaat, maar je hebt ook de eerste kans om de fundamentele fysica te testen met de bewegingen van deze sterren," zei Ghez. "Als je laat zien dat het rondgaat in een ellips, krijg je de massa van het superzware zwarte gat, maar als we de precisie van de metingen kunnen verbeteren, kunnen we afwijkingen zien van een perfecte ellips - wat de handtekening is van algemene relativiteitstheorie."
Naarmate de sterren het dichtst in de buurt komen, zal hun beweging worden beïnvloed door de kromming van de ruimtetijd en zal het licht dat van de sterren naar ons reist, worden vervormd, zei Ghez.
S0-2, dat 15 keer helderder is dan S0-102, zal in 2018 het dichtst bij het zwarte gat komen. S0-102 komt het dichtst in 2021, dus het team zal deze sterren in de gaten houden terwijl ze kom verleidelijk dichtbij, maar niet dichtbij genoeg om erin gezogen te worden, zei Ghez.
Ghez en haar collega's observeren S0-2 sinds 1995. In 2000 meldden zij en haar team - voor het eerst - dat astronomen sterren hadden zien versnellen rond het superzware zwarte gat. Hun onderzoek toonde aan dat drie sterren met meer dan 250.000 mph per jaar waren versneld terwijl ze rond het zwarte gat cirkelden. De snelheid van S0-102 en S0-2 zou bij hun dichtstbijzijnde nadering ook met meer dan 250.000 mph moeten versnellen, zei Ghez.
"Het is fenomenaal dat we sterren kunnen vinden die zo dicht bij het zwarte gat liggen", zei Ghez. "Nu is het een geheel nieuw balspel, in termen van het soort experimenten dat we kunnen doen om te begrijpen hoe zwarte gaten in de loop van de tijd groeien, de rol van superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels, en of Einsteins algemene relativiteitstheorie geldig is in de buurt van een zwart gat, waar deze theorie nog nooit eerder is getest. Het is opwindend om nu een middel te hebben om dit venster te openen. "
Het onderzoek is gedaan met de Keck-telescopen. De paper van het team is op 5 oktober gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Bron: UCLA
Afbeelding bijschrift leiden: De Keck I- en Keck II-telescopen richten zich op twee sterren die in een baan om het zwarte gat van de Melkweg draaien. Achtergrondfoto tegoed: Dan Birchall / Subaru-telescoop op Mauna Kea, Hawaii. Overlay gemaakt door professor Andrea Ghez en haar onderzoeksteam aan de UCLA en zijn afkomstig van datasets die zijn verkregen met de W. M. Keck-telescopen.
