Průvodce | Karpattreky | Horolezectví | Cykloturistika | Cestování | Lyžování | Příroda | Soutěže | Aktuality | Kalendář akcí | Napsat článek | Více…
Kontakty  Cookies  Ceník inzerce  RSS 
Treking.cz Hledat
Poslední aktualizace: 8.11.2018 , svátek má
Reklama
Treking > Vesmír > Předpovědi Einsteinovy obecné teorie relativity poprvé potvrzeny v blízkosti superhmotné černé díry

Předpovědi Einsteinovy obecné teorie relativity poprvé potvrzeny v blízkosti superhmotné černé díry

Vyvrcholení 26 let trvající kampaně pozorování srdce naší Galaxie

26.7.2018 | ESO 1825

Pozorování pohybů hvězd v extrémním gravitačním poli superhmotné černé díry v centru naší Galaxie, která získal dalekohled ESO/VLT, poprvé odhalila efekty předpovězené Einsteinovou obecnou teorií relativity. Tento dlouho očekávaný výsledek představuje vyvrcholení pozorovací kampaně s teleskopy ESO v Chile trvající 26 let.

Vizualizace hvězdy S2 procházející kolem superhmotné černé díry ve středu Galaxie

Nejbližší superhmotná černá díra se nachází ve vzdálenosti 26 tisíc světelných let od Země v centru naší Galaxie a je zahalena do hustých oblaků prachu. Monstrózní objekt o hmotnosti 4 milionů Sluncí je doprovázen malou skupinou hvězd, které kolem něj obíhají vysokou rychlostí. Prostředí s nejsilnějším gravitačním polem v Galaxii je dokonalou fyzikální laboratoří, která se hodí především k testování předpovědí Einsteinovy obecné teorie relativity - současné teorie gravitace.

Pozorování provedená v květnu 2018 v oboru infračerveného záření pomocí mimořádně citlivých přístrojů GRAVITY [1], SINFONI a NACO spolupracujících s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) astronomům umožnila sledovat jednu z hvězd označenou S2 během přiblížení k černé díře. V nejbližším bodě své dráhy se hvězda nacházela méně než 20 miliard kilometrů od černé díry a pohybovala se rychlostí převyšující 25 milionů kilometrů za hodinu, což představuje asi 3 % rychlosti světla [2].

Členové vědeckého týmu srovnávali měření pozice a rychlosti pořízená pomocí GRAVITY respektive SINFONI i další údaje získané v rámci starších pozorování hvězdy S2 jinými přístroji s předpověďmi vypočtenými na základě Newtonovy klasické teorie gravitace, Einsteinovy obecné teorie relativity a dalších alternativních teorií gravitace. Získané výsledky jsou v rozporu s Newtonovou gravitací, ale velmi dobře souhlasí s předpovědí obecné relativity.

Vizualizace hvězdy S2 procházející kolem superhmotné černé díry ve středu Galaxie (s popisem)

Mimořádně přesná měření získal mezinárodní tým pod vedením Reinharda Genzela (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE, Garching, Německo) spolupracující s kolegy z celého světa (Paris Observatory-PSL; Université Grenoble Alpes; CNRS; Max Planck Institute for Astronomy; University of Cologne; Portuguese CENTRA - Centro de Astrofysica e Gravitaçao a ESO). Tato pozorování představují vyvrcholení 26 let trvající kampaně zaměřené na sledování centra Galaxie se stále lepšími a přesnějšími přístroji ESO [3].

"Průlet hvězdy S2 v blízkosti superhmotné černé díry v centru Galaxie jsme pozorovali již podruhé. Tentokrát jsme však díky úžasnému zlepšení přístrojové techniky byli schopni hvězdu sledovat s opravdu mimořádnou přesností," vysvětluje Genzel. "Na tuto událost jsme se pečlivě připravovali několik let, z této mimořádné příležitosti k pozorování relativistických efektů jsme zkrátka chtěli vytěžit co nejvíce."

Nová měření jasně odhalila efekt označovaný jako gravitační rudý posuv. Světlo hvězdy je velmi silným gravitačním polem černé díry nataženo na delší vlnovou délku. Pozorovaná změna vlnové délky záření přicházejícího od hvězdy S2 je v dokonalém souhlasu s předpovědí na základě Einsteinovy obecné teorie relativity. Je to vůbec poprvé, co se tuto odchylku od předpovědi klasické Newtonovy gravitace podařilo pozorovat při pohybu hvězdy kolem superhmotné černé díry.

K měření rychlosti pohybu hvězdy S2 ve směru k Zemi a od ní použili vědci přístroj SINFONI, zařízení GRAVITY pro interferometr VLTI pak provádělo mimořádně přesná poziční měření, aby bylo možné co nejpřesněji určit tvar její oběžné dráhy. Přístroj GRAVITY je ze Země (tedy na vzdálenost 26 tisíc světelných let) schopen pořizovat tak ostré záběry, že je na nich možné během těsného průletu hvězdy S2 kolem černé díry změřit změnu její polohy ze dne na den.

Dráhy hvězd kolem černé díry v centru Galaxie

"Již naše první pozorování hvězdy S2 s přístrojem GRAVITY, která se uskutečnila zhruba před dvěma lety, jasně ukázala, že získáváme dokonalou laboratoř pro výzkum okolí černých děr," dodává Frank Eisenhauer (MPE), hlavní vědecký pracovník přístroje GRAVITY a spektrografu SINFONI. "Během fáze přiblížení bylo na většině snímků dokonce možné pozorovat slabou záři kolem černé díry, což nám umožnilo mnohem lépe sledovat hvězdu S2 při pohybu po její dráze a nakonec odhalit efekty gravitačního rudého posuvu v jejím spektru."

Více než sto let poté, co Albert Einstein publikoval svoji práci, ve které představil rovnice obecné teorie relativity, se opět podařilo potvrdit správnost jeho myšlenek, a to v mnohem extrémnějším prostředí, než by si vůbec mohl představit!

Françoise Delplancke, vedoucí Oddělení systémového inženýrství ESO, vysvětluje význam těchto pozorování: "Ve Sluneční soustavě můžeme testovat zákony fyziky pouze v daných podmínkách. Pro astrofyziku je ale velmi důležité zjistit, zda stejné zákony platí také jinde, v mnohem silnějších gravitačních polích."

Denní pohyb hvězdy S2 pohledem přístroje GRAVITY

Vědci předpokládají, že pokračující pozorování odhalí v blízké budoucnosti, během vzdalování hvězdy S2 od černé díry, i další relativistické efekty - například slabé stáčení její oběžné dráhy známé jako Schwarzschildova presese (Schwarzschild precession).

Xavier Barcons, generální ředitel ESO, dodává: "ESO spolupracuje na tomto projektu s Reinhardem Genzelem a jeho týmem i dalšími kolegy v členských státech ESO již více než čtvrt století. Byl to velmi obtížný úkol vyvinout mimořádně výkonné přístroje potřebné k provedení takto jemných měření a umožnit jejich použití ve spojení s dalekohledem ESO/VLT na observatoři Paranal. Dnes oznámený objev představuje vzrušující výsledek tohoto výjimečného partnerství."

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "Detection of the Gravitational Redshift in the Orbit of the Star S2 near the Galactic Centre Massive Black Hole" autorů 'GRAVITY Collaboration', který byl zveřejněn 26. července 2018 ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Tým 'GRAVITY Collaboration': R. Abuter (ESO, Garching, Německo), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko), N. Anugu (Universidade do Porto, Porto, Portugalsko), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo [MPE]), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francie [IPAG]), J.P. Berger (IPAG; ESO, Garching, Německo), N. Blind (Observatoire de Geneve, Université de Geneve, Versoix, Švýcarsko), H. Bonnet (ESO, Garching, Německo), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [MPIA]), A. Buron (MPE), C. Collin (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Francie [LESIA]), F. Chapron (LESIA), Y. Clénet (LESIA), V. Coudé du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nizozemí; MPE), C. Deen (MPE), F. Delplancke-Ströbele (ESO, Garching, Německo), R. Dembet (ESO, Garching, Německo; LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (University of Cologne, Cologne, Německo; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Německo), F. Eisenhauer (MPE), G. Finger (ESO, Garching, Německo), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Fédou (LESIA), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugalsko), R. Garcia Lopez (MPIA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, USA), S. Gillessen (MPE), P. Gordo (Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugalsko), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), M. Haug (ESO, Garching, Německo), F. Haußmann (MPE), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (University of Cologne, Cologne, Německo), Z. Hubert (LESIA; MPIA), N. Hubin (ESO, Garching, Německo), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jochum (ESO, Garching, Německo), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO, Santiago, Chile), S. Kellner (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Německo), S. Kendrew (MPIA, ESA)…

Odkazy

Kontakty

Viktor Votruba
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba
překlad
Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz

Reinhard Genzel
Director, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3280
Email: genzel@mpe.mpg.de

Frank Eisenhauer
GRAVITY Principal Investigator, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3563
Email: eisenhau@mpe.mpg.de

Stefan Gillessen
Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3839
Email: ste@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: pio@eso.org

Hannelore Hämmerle
Public Information Officer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3980
Email: hannelore.haemmerle@mpe.mpg.de

Černá díra je extrémně podivný objekt, jenž se gravitačním kolapsem (např. hvězdy) zhroutil pod svůj gravitační poloměr Rg neboli pod tzv. Schwarzschildovu mez (mez je pojmenovaná po německém astronomovi Karlu Schwarzschildovi) danou vztahem:
Rg = 2GM/c2 …více

Poznámky

[1] Zařízení GRAVITY bylo vyvinuto ve spolupráci těchto subjektů: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Německo); LESIA of Paris Observatory-PSL / CNRS / Sorbonne Université / Univ. Paris Diderot a IPAG of Université Grenoble Alpes / CNRS (Francie); Max Planck Institute for Astronomy (Německo); University of Cologne (Německo); CENTRA-Centro de Astrofisica e Gravitaçao (Portugal) a ESO.

[2] Hvězda S2 obíhá kolem černé díry v centru Galaxie jednou za 16 let po velmi protáhlé dráze. K černé díře se přibližuje na minimální vzdálenost asi 20 miliard kilometrů (to je 120krát dále než je Země od Slunce, nebo asi 4krát dále než je Neptun od Slunce). Tato vzdálenost je asi 1500krát větší než Shwarzschildův poloměr (Schwarzschild radius) samotné černé díry.

[3] Pozorování středu Galaxie musejí být prováděna na delších vlnových délkách (v tomto případě v oboru infračerveného záření), neboť oblaky prachu ležící mezi Zemí a středem Galaxie silně absorbují viditelné světlo.

Reklama

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnějších pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 15 členských států: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů - Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a dva přehlídkové teleskopy - VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane "největším okem lidstva hledícím do vesmíru".

Další související články:

+ Pandořina skříňka aneb Abell 2744, světlo duchů mrtvých galaxií
+ Uvnitř žhnoucí Pece, přehlídkový dalekohled VST snímal kupu galaxií Fornax
+ XXL: Na lovu kup galaxií. Pozorování provedená dalekohledy ESO poskytla…
+ VLT sleduje v reálném čase přiblížení oblaku plynu k obří černé díře ve středu Galaxie
+ ALMA zkoumá záhadné výtrysky z obřích černých děr. Nejlepší záběr oblaků…
+ Dalekohledy ESO přispěly ke vzniku nejlepší prostorové mapy centrální výduti Galaxie
+ NGC 1637, krásná spirála ozdobená slábnoucí supernovou
+ Trpasličí galaxie NGC 5477
+ Mladé, horké a modré…, stálice hvězdokupy NGC 2547
+ Podzimní hvězdná obloha
+ Nejtěžší známá hvězda ve vesmíru
+ Barnard 86, kaňka na zářící hvězdné obloze
+ IC 2177 mlhovina Racek aneb na křídlech racka
+ Markarian 209, galaxie s bouřlivou hvězdotvorbou
+ Stephanův kvintet, astronomická fotografie dne
+ Kolik je ve vesmíru galaxií a hvězd? Úžasné mystérium barev a tvarů, fotogalerie
+ Obzvláště nesourodý pár, dva různé oblaky plynu v nedaleké galaxii
+ Galaxie Arp 81: O 100 miliónů let později
+ Galaktický zabiják. Dvojice interagujících galaxií NGC 1316 a NGC 1317
+ Burák v centru Galaxie. Dalekohledy ESO přispěly ke vzniku nejlepší prostorové…
+ Barevný vesmír - neuvěřitelné fotografie z vesmíru
+ Prachové pásy reflexní mlhoviny M 78 v novém světle
+ Co jsou to hvězdy? Ze života hvězd
+ Nejdetailnější snímek protoplanetárního disku získaný pomocí ALMA
+ Exoplanety. Zrození obří planety? Kandidát na exoplanetu pozorován v hvězdném…
+ Pořídil dalekohled VLT snímek dosud nejlehčí exoplanety?
+ Hnědý trpaslík, záhadné objekty na pomezí planet a hvězd
+ Černá díra se krmí oblaky chladného mezigalaktického plynu
+ Mira Ceti - hvězda s chvostem, neočekávaný objev v souhvězdí Velryby
Reklama, turistické trasy a výlety podle pohoří
Beskydy | Bílé Karpaty | Brdy | Broumovská vrchovina | Česká Kanada | České středohoří | České Švýcarsko | Český les | Český ráj | Doupovské hory | Drahanská vrchovina | Hanušovická vrchovina | Hornosvratecká vrchovina | Hostýnské vrchy | Chřiby | Javorníky | Jeseníky | Jevišovická pahorkatina | Jizerské hory | Králický Sněžník | Krkonoše | Krušné hory | Křivoklátská vrchovina | Litenčická pahorkatina | Lužické hory | Nízký Jeseník | Novohradské hory | Orlické hory | Pálava | Podyjí | Rakovnická pahorkatina | Ralsko | Rychlebské hory | Slavkovský les | Svitavská pahorkatina | Šluknovská pahorkatina | Šumava | Švihovská vrchovina | Vizovická vrchovina | Vlašimská pahorkatina | Vsetínské vrchy | Východolabská tabule | Zábřežská vrchovina | Zlatohorská vrchovina | Ždánický les | Železné hory | Žulovská pahorkatina | Branisko | Bukovské vrchy | Burda | Cerová vrchovina | Čergov | Čierna hora | Chočské vrchy | Kremnické vrchy | Krupinská planina | Kysucké Beskydy | Laborecká vrchovina | Levočské vrchy | Ľubovnianska vrchovina | Malá Fatra | Malé Karpaty | Muránska planina | Nízké Tatry | Ondavská vrchovina | Oravská Magura | Oravské Beskydy | Pieniny | Podunajská pahorkatina | Pohronský Inovec | Polana | Považský Inovec | Revúcka vrchovina | Roháče | Slanské vrchy | Slovenský kras | Slovenský ráj | Spišská Magura | Stolické vrchy | Strážovské vrchy | Súlovské skály | Šarišská vrchovina | Štiavnické vrchy | Tribeč | Velká Fatra | Veporské vrchy | Vihorlat | Volovské vrchy | Vtáčnik | Vysoké Tatry | Záhorie | Zemplínské vrchy
Treking.cz - diskuze

Diskuse k tomuto článku

přidat názor


Home Page | Časopis | Průvodce | Ceník inzerce | Soutěže | Seznamka | Kalendář akcí | Outdoor testy | Horské chaty | Fotogalerie | Archiv
Treky, turistika | Horolezectví | Cykloturistika | Cestování | Vesmír, astronomie | Turistická mapa online | Spolupracujeme
TOPlist