Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Den hurtigste stjerne, der nogensinde er set, bevæger sig med 8 % af lysets hastighed

Afstanden af ​​SgrA* stjerner ved den nærmeste tilgang. Kredit:Florian Peißker, et al

I midten af ​​vores galakse, hundredvis af stjerner kredser tæt om et supermassivt sort hul. De fleste af disse stjerner har store nok baner til, at deres bevægelse er beskrevet af Newtonsk tyngdekraft og Keplers bevægelseslove. Men nogle få kredser så tæt, at deres baner kun kan beskrives nøjagtigt af Einsteins generelle relativitetsteori. Stjernen med den mindste bane er kendt som S62. Dens nærmeste tilgang til det sorte hul har den bevæger sig mere end 8% af lysets hastighed.

Vores galakses supermassive sorte hul er kendt som Sagittarius A* (SgrA*). Det er en masse på omkring 4 millioner sole, og vi ved det på grund af stjernerne, der kredser om det. I årtier, astronomer har sporet disse stjerners bevægelse. Ved at beregne deres kredsløb, vi kan bestemme massen af ​​SgrA*. I de seneste år, vores observationer er blevet så præcise, at vi kan måle mere end det sorte huls masse. Vi kan teste, om vores forståelse af sorte huller er korrekt.

Den mest undersøgte stjerne, der kredser om SgrA*, er kendt som S2. Det er et lyst, blå kæmpestjerne, der kredser om det sorte hul hvert 16. år. I 2018, S2 kom tættest på det sorte hul, giver os en chance for at observere en relativitetseffekt kendt som gravitationel rødforskydning. Hvis du kaster en bold op i luften, det bremses, når det stiger. Hvis du skinner en lysstråle op i himlen, lyset bremses ikke, men tyngdekraften fjerner noget af dens energi. Som resultat, en lysstråle bliver rødforskudt, når den klatrer ud af en gravitationsbrønd. Denne effekt er blevet observeret i laboratoriet, men S2 gav os en chance for at se den i den virkelige verden. Helt sikkert, ved den nære tilgang, lyset fra S2 skiftede til rødt lige som forudsagt.

  • En simulering af, hvordan S2 bevæger sig så hurtigt, at den bliver rødforskudt. Kredit:ESO/M. Kornmesser

  • Orbital præcession af en stjerne nær et supermassivt sort hul. Kredit:Luís Calçada/ESO

Årevis, S2 blev anset for at være den nærmeste stjerne til SgrA*, men så blev S62 opdaget. Som et team for nylig opdagede, det er en stjerne omkring dobbelt så massiv som solen, der kredser om det sorte hul hvert 10. år. Ved deres beregninger, ved den nærmeste tilgang, dens hastighed nærmer sig 8 % af lysets hastighed. Det er så hurtigt, at tidsudvidelse spiller ind. En time ved S62 ville vare omkring 100 jordminutter.

På grund af dets nærhed til SgrA*, S62 følger ikke en Kepler-bane. I stedet for at være en simpel ellipse, den følger en spirografbevægelse, hvorved dens kredsløb præcesserer omkring 10 grader med hver cyklus. Denne form for relativistisk præcession blev først observeret med Merkurs kredsløb, men kun som en lille effekt.

I efteråret 2022, S62 vil gøre en anden tæt tilgang til SgrA*. Det skulle gøre det muligt for astronomer at teste virkningerne af relativitet endnu mere præcist end den tætte tilgang til S2.


Varme artikler