Нaблюдeния впeрвыe выявили прeдскaзывaeмыe oбщeй тeoриeй относительности Эйнштейна особенности движения звезды в   крайне сильном гравитационном поле сверхмассивной черной дыры в   центре Млечного Пути. Об   этом сообщает Европейская южная обсерватория (ESO).

Взгляд художника на   то, как звезда S2 проходит вблизи сверхмассивной черной дыры в   центре Млечного Пути. Изображение: ESO / M. Kornmesser

В   26 тысячах световых лет от   нас, в   центре Млечного Пути, скрытая плотными облаками поглощающей свет пыли, лежит ближайшая к   Земле сверхмассивная черная дыра. Этот гравитационный монстр массой в   четыре миллиона Солнц окружен небольшой группой звезд, которые обращаются вокруг него с   высокой скоростью. Столь экстремальная среда   — область самого сильного гравитационного поля в   нашей Галактике   — является идеальным местом для исследования физики тяготения, и   в   частности для проверки общей теории относительности Эйнштейна.

Новые инфракрасные наблюдения, выполненные с помощью исключительно чувствительных приемников очень большого телескопа ESO позволили астрономам отследить движение одной из   этих звезд, обозначаемой S2, когда она в   мае 2018   года проходила очень близко к   черной дыре. В   ближайшей к   черной дыре точке звезда находилась от   нее на   расстоянии менее 20 миллиардов километров и   двигалась со   скоростью свыше 25 миллионов километров в   час, что составляет почти три процента скорости света.

Исследователи сравнили данные о положении и скорости звезды S2 с результатами предсказаний на основе ньютоновской теории тяготения и общей теории относительности. Полученные результаты не   согласуются с   теорией Ньютона, но   находятся в   прекрасном соответствии с   общей теорией относительности.

Новые измерения ясно демонстрируют эффект, называемый гравитационным красным смещением: очень сильное гравитационное поле черной дыры растягивает световые волны, испускаемые звездой, делает их   более длинными. Изменение длины волны света, приходящего от   S2, в   точности согласуется с   предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Такое отклонение от   более простой теории гравитации Ньютона в   движении звезды вокруг сверхмассивной черной дыры наблюдается впервые.

Группа измеряла лучевую скорость S2 по   направлению к   и   прочь от   Земли при помощи приемника SINFONI, а   сверхточные измерения изменений положения S2 для определения формы ее   орбиты производились с   интерферометрическим инструментом GRAVITY. Эти наблюдения стали кульминацией 26-летнего цикла высокоточных наблюдений центра Млечного Пути с   инструментами ESO.

«Cпустя более   чем сто лет после того, как он   опубликовал свою статью, в   которой были выведены уравнения общей теории отнсительности, Эйнштейн еще раз подтвердил свою правоту   — в   лаборатории, гораздо более фантастической, чем он   мог предположить!»   — пишут представители ESO.

Теперь, когда S2 начинает удаляться от   черной дыры, планируется продолжение наблюдений. Предполагается, что очень скоро удастся выявить и   другой релятивистский эффект: незначительное вращение орбиты звезды, известное как прецессия Шварцшильда.