Door de beweging te volgen van sterren die dicht bij Sgr A* draaien, een team van Duitse en Tsjechische astronomen heeft 20 jaar observaties door de VLT en andere telescopen geanalyseerd met behulp van een nieuwe techniek die de posities van deze sterren lokaliseert. Een van de sterren, genaamd S2, draait om de 16 jaar om Sgr A* en zoomt heel dicht bij het zwarte gat - ongeveer vier keer de afstand zon-Neptunus. Vanwege zijn baan om zijn baan diep in de zwaartekrachtbron van het zwarte gat, S2 wordt behandeld als een natuurlijke relativiteits-"sonde" in deze mysterieuze "sterke zwaartekracht"-omgeving.

"Het galactische centrum is echt het beste laboratorium om de beweging van sterren in een relativistische omgeving te bestuderen, " zei promovendus Marzieh Parsa, die werkt aan de Universiteit van Keulen in Duitsland, in een verklaring. "Ik was verbaasd hoe goed we de methoden die we met gesimuleerde sterren hebben ontwikkeld, konden toepassen op de uiterst nauwkeurige gegevens voor de binnenste hogesnelheidssterren dicht bij het superzware zwarte gat." Parsa is hoofdauteur van de studie gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

Newton, Maak kennis met Einstein

Door nauwkeurig zijn beweging rond het zwarte gat te meten, de onderzoekers konden zijn baan vergelijken met voorspellingen die zijn opgesteld door de klassieke Newtoniaanse dynamiek. Ze ontdekten dat de werkelijke baan van de ster afweek van de Newtoniaanse voorspellingen precies zoals voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein - hoewel het effect gering was.

In een notendop, Einsteiniaanse zwaartekracht behandelt ruimte en tijd als twee van hetzelfde - vierdimensionale "ruimtetijd" waarbij tijd een andere dimensie is die is opgenomen in de drie dimensies van ruimte - en materie beïnvloedt de kromming van ruimtetijd terwijl de kromming van ruimtetijd de beweging van materie beïnvloedt. Bijvoorbeeld:als je een enorm object hebt, het zal de ruimtetijd buigen, zoals het beroemde voorbeeld van de bowlingbal opgehangen aan een rubberen vel. Als een ander object langs het massieve object reist, de kromming van de ruimtetijd zal zijn bewegingsrichting afbuigen - als een knikker die langs de bowlingbal rolt.

Klassieke Newtoniaanse zwaartekracht gaat ervan uit dat ruimte en tijd afzonderlijke dimensies zijn en houdt geen rekening met de effecten van de kromming van ruimtetijd. Daarom, de algemene relativiteitstheorie zal een afdruk achterlaten in de beweging van alle bewegende objecten in het universum (waardoor een afwijking ontstaat in de voorspelde Newtoniaanse beweging van een object), en de geringe effecten ervan worden duidelijk in extreem sterke zwaartekrachtomgevingen, zoals de directe omgeving van Sgr A*. En alleen precisie-instrumenten zoals de VLT, die adaptieve optica gebruikt om de vervagingseffecten van de aardatmosfeer van astronomische waarnemingen te verwijderen, kan deze afwijking detecteren.

in 2018, S2 zal naar zijn dichtstbijzijnde punt in zijn baan rond Sgr A* duiken, en astronomen die de VLT gebruiken, bereiden een nieuw instrument voor om een ​​nog nauwkeuriger beeld te krijgen van de extreme omgeving rond het zwarte gat. ZWAARTEKRACHT genoemd, het instrument is geïnstalleerd op de VLT-interferometer, en astronomen voorspellen niet alleen dat het een nog preciezere graadmeter zal krijgen voor de algemene relativiteitstheorie van Einstein, het zou zelfs afwijkingen van de relativiteitstheorie kunnen detecteren, mogelijk een hint naar nieuwe fysica voorbij relativiteit.

De term 'nieuwe natuurkunde' verwijst naar de theoretische ontwikkelingen in de natuurkunde die nodig zijn om de tekortkomingen van het standaardmodel en de algemene relativiteitstheorie te verklaren. Bijvoorbeeld, moderne natuurkunde kan niet verklaren waarom er meer materie dan antimaterie in het universum is, dus worden er experimenten uitgevoerd om te zoeken naar fysieke verschijnselen die verder gaan dan het standaardmodel.