アインシュタインが天の川の中心でニュートンを破る

26,000 光年離れたところには、地球に最も近い超大質量ブラック ホールの 1 つがあり、それは太陽の 400 万倍の質量を持ち、観測を行うのに最適な場所です。チリにあるヨーロッパ南天天文台 (ESO)が行った実験と同様、VLT 望遠鏡のおかげで、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論がこれらの天体にも当てはまることが証明されました。研究者たちは何を観察したのでしょうか?

星のグループがこのブラック ホールの極度の磁場の周りを通過します。このため、重力物理学を探索するのに最適な場所です。この場合、彼らは昨年5月にブラックホールの非常に近くを通過した星S2を追跡しました。研究者らによると、最も近い地点では、この星はブラックホールから200億キロメートル未満の距離にあり、その速度は時速2500万キロメートル、つまり光速のほぼ3%だったという。

天体物理学者らは、それぞれ2つのVLT機器であるGRAVITYとSINFONIによる位置と速度の測定を、他の機器を使用して昨年明らかになったS2の以前の観測と、ニュートン重力、一般相対性理論、その他の重力理論と比較した。そしてそれらはニュートンの予測が矛盾する結果をもたらしました。一方で、アインシュタインが予測した一般相対性理論の予測には一致しています。彼が一般相対性理論の方程式を提示する論文を発表してから 100 年以上が経ち、彼の正しさが証明されました。

アインシュタインの相対性理論は銀河規模でも成り立つ

ESOのプレスリリースによると、この「非常に正確な」測定は、ドイツのガルヒングにあるマックス・プランク地球外物理研究所（MPE）のラインハルト・ゲンツェル率いる国際チームによって実施されたという。彼らは、パリ天文台（PSL）、グルノーブル アルプ大学、CNRS、マックス プランク天文学研究所、ケルン大学、ポルトガルの CENTRA（天体観測センター）など、世界中の研究者と協力してこれを達成しました。それとそれ。この結果は、ESO 機器を使用した26 年間にわたる天の川の中心の精度を高めた観測の集大成です。

S2の2回目の観測

1年前、この星はすでにアルバート・アインシュタインの理論を証明しようとした研究の主役でした。しかし、まだ昨年 5 月ほど接近していなかったので、彼らは空にあるこの小さな実験室の可能性を知ることしかできませんでした。 「約 2 年前の GRAVITY による S2 の最初の観測では、理想的なブラック ホール実験室が得られることがすでに示されていました」と GRAVITY と SINFONI 分光器の主任研究員であるフランク アイゼンハウアー (MPE) は付け加えます。 「星の通過中、ほとんどの画像でブラックホールの周囲のかすかな輝きを検出することさえでき、その軌道上でS2を正確に追跡することができ、最終的には星のスペクトルにおける重力赤方偏移の検出につながりました。」

アインシュタインの最新の挑戦は天の川の中心のブラックホールの近くに隠されている

「今回は、機器の改良のおかげで、前例のない解像度で星を観察することができました」とゲンゼル氏は説明します。 「一般相対論的効果を観察するこのユニークな機会を最大限に活用したいと考え、私たちは数年前からこのイベントの準備をしてきました。」そして科学者たちは、こうした待望の効果の 1 つである重力赤方偏移を発見しました。

S2 の場合、彼らはこの効果を観察しました。これはアインシュタインの理論によって予測されたものと一致します。これは、ブラック ホールの重力場により、星によって生成された光が引き伸ばされるために発生します。重力赤方偏移は、S2 からの光の波長にシフトがあり、電磁スペクトル内で赤方へ引っ張られるために見られます。しかし、最も重要なことは、この予測が超大質量ブラックホールの周りの星の動きで観察されたのは初めてであるということです。

天体物理学者にとって、「重力場が非常に強い場所でもこれらの物理法則が有効であることを検証することは非常に重要です」と、ESO システム工学部長のフランソワーズ デルプランク氏はこれらの観測の重要性について語ります。

研究者らは、この超大質量ブラックホールの観察を続けることで、他の相対論的効果が遅かれ早かれ発見されることにつながると期待している。科学者たちが今後数年のうちに観測したいと考えている例の1つは、恒星がこの天体から遠ざかる際の、シュヴァルツシルト計量として知られる星の軌道の小さな回転である。

ブラックホールが星を引き裂き、天文学者が噴火の様子を撮影