Einstein znovu potvrzen - a tentokrát velmi efektně

Ne že by to snad vědce překvapilo - přesto je poslední potvrzení Einsteinovy všeobecné teorie relativity velmi efektní. Podílela se na něm totiž - jedna z největších černých děr v našem vesmírném okolí. (délka blogu 5 min.)

Od zveřejnění jeho všeobecné teorie relativity uplynulo už více než sto let. Už dávno se podařilo potvrdit její platnost. Vědci například už zaznamenali a pomocí jeho teorie vysvětlili stáčení perihelu Merkuru.

Merkur a Einstein

Merkur je menší kamenná planeta, která má ze všech planet nejmenší vzdálenost od Slunce. Pohybuje se po znatelně eliptické dráze. Ten bod elipsy, ve kterém je Slunci nejblíže, se při každém obletu Slunce o něco málo posunuje, takže Merkur opisuje relativně složitou dráhu.

Právě tato změna dělala dlouhou dobu vědcům problémy. Byla totiž větší, než se dalo vysvětlit pomocí klasické gravitační teorie. Einstein pomocí své všeobecné teorie relativity naměřené odchylky v pohybu Merkuru vysvětlil velice přesvědčivě. Později se podařilo pozorování podobných odchylek i u planet Venuše nebo Země.

Dnes není pochyb: Einsteinova teorie tedy funguje a dobře popisuje realitu - a to ve Sluneční soustavě. Jak je na tom ale zbytek vesmíru? Nedávno se podařilo ověřit všeobecnou teorii relativity v opravdu kosmicky intenzivních podmínkách - v okolí superhmotné černé díry, která leží v centru naší galaxie.

Extrémní vesmírná laboratoř - černá díra

Nešlo přímo o potvrzení stáčení perigea hvězd, které obíhají černou díru (na tomto výzkumu se teprve pracuje), vědci zatím zkoumali jiný jev.

Černá díra, která ovládá centrum naší galaxie, je vzdálená 26 000 světelných roků. Její hmotnost a tedy i gravitační vliv odpovídá 4 000 000 našich Sluncí. V její bezprostřední blízkosti (bráno kosmickými měřitky) se nachází malá skupina velmi rychle se pohybujících hvězd, které obíhají kolem gravitačního monstra po extrémních dráhách. Právě tyto extrémní podmínky se vědcům líbí - kde jinde než tady by měli ověřovat relativistické efekty?

Vzhledem k tomu, že je pohled na černou díru v centru naší galaxie znemožněn mraky galaktického prachu, nedá se pozorovat v běžném světle obyčejnými teleskopy. Vědci tedy použili dalekohled, který pracuje v infračervené oblasti spektra.

Instrumenty, který použili nesou jméno GRAVITY, SINFONI a NACO a spolupracují se známým teleskopem VLT (Very Large Telescope) v Chile.

Pomocí SINFONI měřili změnu rychlosti, pomocí GRAVITY pak změnu pozice zkoumaných objektů.

S2 a Einstein

K pozorování si vybrali hvězdu s jednoduchým jménem S2, která právě v květnu prolétla těsně kolem černé díry. Je jasné, že slovo “těsně” je v tomto případě velice relativní - nejmenší dosažená vzdálenost S2 a černé díry činila kolem 20 miliard kilometrů. Pro srovnání - vzdálenost Země-Slunce je kolem 150 milionů kilometrů. Rychlost, kterou přitom hvězda nabrala, je rovněž úctyhodná - téměř třicetina rychlosti světla.

Vědci pak vyhodnotili pozorování pohybu hvězdy a srovnali je s dřívějšími pozorováními a předpovědí Newtonovy klasické teorie, která nezapočítává relativistické vlivy. Ukázalo se, že výsledky pozorování nesouhlasí s tím, co očekává Newtonova teorie.

Naopak nejlépe je vystihuje Einsteinova teorie relativity.

Není to mimochodem poprvé, co vědci sledovali pohyby hvězdy S2. Tentokrát se jim ale podařila díky přesnějším přístrojům velice přesná měření všech zajímavých hodnot jejího pohybu.

Prokázali tím i jev, kterému se říká gravitační rudý posuv. Světlo hvězdy se působením intenzivního gravitačního pole mění - a jeho vlnová délka se posouvá směrem k rudému konci spektra - proto také “rudý” posuv.

Einstein měl tedy - zase jednou pravdu. Tentokrát se to podařilo pozorovat nejen v rámci Sluneční soustavy, ale také na jednom z nejextrémnějších míst v naší galaxii - v blízkosti její centrální superhmotné černé díry.

Zdroje: ESO, Spektrum.de,doi: 10.1051/0004-6361/201833718)