Untuk pertama kalinya, para peneliti telah menyaksikan perlombaan bintang melewati lubang hitam supermasif di jantung Bima Sakti, memverifikasi bahwa gerakannya menunjukkan efek relativitas umum, seperti yang diprediksi oleh Albert Einstein.
Bintang-bintang di Bima Sakti mengorbit lubang hitam raksasa yang disebut Sagitarius A *, yang umumnya sepi seperti yang terlihat dari Bumi, kecuali untuk merobek objek sesekali yang menjelajah terlalu dekat. Massa lubang hitam adalah 4 juta kali dari matahari, dan itu menunjukkan medan gravitasi galaksi terkuat kita, membuatnya - dan sekelompok kecil bintang yang mengorbit dengan kecepatan tinggi - tempat pembuktian sempurna untuk efek ekstrem yang diprediksi oleh teori Einstein tentang Relativitas umum.
Selama 26 tahun, para peneliti telah mengamati pusat Bimasakti menggunakan instrumen dari European Southern Observatory (ESO). "Pusat galaksi adalah laboratorium kami untuk menguji gravitasi," Odele Straub, seorang astrofisika di Paris Observatory dan rekan penulis studi baru ini, mengatakan pada konferensi pers ESO pada 26 Juli. [Teori Relativitas Einstein Dijelaskan (Infografis)]
Para astronom telah menggunakan pengamatan inframerah baru dari instrumen GRAVITY, SINFONI dan NACO pada Very Large Telescope ESO di Chili untuk mengikuti bintang, yang dikenal sebagai S2, yang merupakan bagian dari sekelompok bintang yang bergerak cepat yang mengorbit lubang hitam supermasif, yang terletak 26.000 cahaya. -tahun dari Bumi.
Pada Mei 2018, para astronom ini menyaksikan lulus S2 sangat dekat dengan lubang hitam ini. Pada saat itu, S2 bergerak sangat cepat - 15,5 juta mph (25 juta km / jam). Dengan membandingkan pengukuran posisi dan kecepatan yang diambil oleh GRAVITY dan SINFONI dan pengukuran S2 sebelumnya, tim menemukan bahwa cahaya yang melengkung dari bintang konsisten dengan prediksi berdasarkan pada deskripsi relativitas umum tentang bagaimana gravitasi membengkokkan ruang-waktu.
Pengukuran S2 jelas menunjukkan efek yang dikenal sebagai pergeseran merah, pejabat ESO mengatakan dalam sebuah pernyataan.
"Redshift memberi tahu kita bagaimana gravitasi mempengaruhi foton ketika mereka melakukan perjalanan melalui alam semesta," Andrea Mia Ghez, seorang astronom dan profesor di Departemen Fisika dan Astronomi di University of California, Los Angeles yang tidak terlibat dalam penelitian ini, kepada Space.com.
Medan gravitasi lubang hitam supermasif meregangkan cahaya meninggalkan S2, dan perubahan panjang gelombang cahaya dari S2 sejalan dengan apa yang diprediksi oleh teori Einstein, menurut pernyataan itu.
Pengukuran dan hasil baru tidak setuju dengan apa yang akan diprediksi oleh teori gravitasi Newtonian yang lebih sederhana, kata para peneliti pada konferensi pers. Frank Eisenhauer, ilmuwan staf senior di Max Plank Institute untuk Fisika Extraterrestrial dan penyelidik utama untuk GRAVITY dan spektograf SINFONI, menunjukkan grafik yang jelas yang menyoroti perbedaan pada konferensi pers ESO - membaca "Einstein 1: 0 Newton" - mendapat sorakan dari hadirin.
Ini adalah pertama kalinya penyimpangan dari teori gravitasi Newton telah diamati pada bintang di sekitar lubang hitam supermasif, kata para peneliti dalam pernyataan itu, meskipun itu adalah kedua kalinya mereka mengamati S2 di sekitar lubang hitam; mereka telah melacak sistem selama lebih dari dua dekade. Terakhir kali dilewati, 16 tahun lalu, resolusi pengukuran tidak cukup baik untuk menangkap efek relativitas.
Sebagai manusia di Bumi, kita jatuh, kita menjatuhkan benda-benda dan kita tidak melayang keluar dari planet ke ruang angkasa; dari perspektif sehari-hari, kami memahami gravitasi dengan cukup baik. Namun, dari berbagai hukum fisika, "gravitasi adalah yang paling tidak diuji, meskipun [yang] paling kita pahami dari keberadaan manusia adalah yang terbaik," kata Ghez. Penelitian baru ini membantu memperkuat pemahaman kita tentang gravitasi pada skala yang lebih besar.
"Memperbaiki hukum ini sangat penting," kata Ghez. Bahkan jika Anda tidak melakukannya dengan benar, atau Anda bekerja dengan pemahaman gravitasi yang tidak benar - bahkan dalam skala kecil - kesalahan itu mungkin terakumulasi pada skala yang lebih besar, tambahnya.
Karya ini menunjukkan bagaimana gravitasi bertindak di dekat lubang hitam supermasif, sehingga meningkatkan pemahaman para ilmuwan tentang kekuatan dan efeknya, kata para peneliti. "Di sini di tata surya, kita hanya bisa menguji hukum fisika sekarang dan dalam keadaan tertentu," Françoise Delplancke, kepala departemen teknik sistem di ESO dan rekan penulis studi baru, mengatakan dalam pernyataan itu. "Jadi, sangat penting dalam astronomi untuk memastikan bahwa hukum itu masih berlaku di mana medan gravitasi jauh lebih kuat."
Para astronom akan terus mengamati dan mempelajari S2 dan berharap untuk segera menunjukkan efek relativitas umum pada rotasi kecil orbit bintang ketika bergerak menjauh dari lubang hitam supermasif, kata para peneliti.
Hasil penelitian baru ini diterbitkan online hari ini (26 Juli) di jurnal Astronomi & Astrofisika.
