Einstein had gelijk!

Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben voor het eerst onthuld dat een ster die in een baan rond het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg draait, beweegt zoals voorspeld door Einsteins ‘algemene relativiteitstheorie’. Zijn baan heeft de vorm van een rozet en niet als een ellips zoals eerder voorspeld door de zwaartekrachttheorie van Newton. Stefan Gillessen van de MPE, die de analyse leidde van de metingen publiceerde vandaag zijn bevindingen in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Dit resultaat werd mogelijk gemaakt door steeds nauwkeurigere metingen gedurende bijna 30 jaar, waardoor wetenschappers de mysteries van de kolos die op de loer ligt in het hart van onze melkweg kunnen ontrafelen.

“Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt dat gebonden banen van het ene object rond het andere niet gesloten zijn, zoals bij Newtons zwaartekracht, maar voorwaarts bewegen in het bewegingsvlak. Dit beroemde effect – voor het eerst gezien in de baan van de planeet Mercurius rond de zon – was het eerste bewijs voor algemene relativiteit. Honderd jaar later hebben we nu hetzelfde effect gedetecteerd in de beweging van een ster die om de compacte radiobron Boogschutter A* in het centrum van de Melkweg draait. Deze doorbraak in de waarneming versterkt het bewijs dat Boogschutter A* een superzwaar zwart gat moet zijn van 4 miljoen keer de massa van de zon “, aldus Reinhard Genzel, directeur van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) in Garching, Duitsland en de architect van het 30-jarige programma dat tot dit resultaat heeft geleid.

Op 26.000 lichtjaar van de zon, bieden Boogschutter A* en de dichte sterrenhoop eromheen een uniek laboratorium voor het testen van de fysica in een verder onontgonnen en extreem zwaartekrachtregime. Een van de sterren, S2, zwaait naar het superzware zwarte gat met een afstand van minder dan 20 miljard kilometer (honderdtwintig keer de afstand tussen de zon en de aarde), waardoor het een van de dichtstbijzijnde sterren is die ooit in een baan rond de aarde is gevonden. Bij de dichtstbijzijnde benadering van het zwarte gat, raast S2 door de ruimte met bijna drie procent van de lichtsnelheid en voltooit eens in de 16 jaar een baan. “Na meer dan twee en een half decennia de ster in zijn baan te hebben gevolgd, detecteren onze voortreffelijke metingen de Schwarzschild-precessie van S2 op zijn pad rond Boogschutter A* robuust”, zegt Stefan Gillessen.

De meeste sterren en planeten hebben een niet-cirkelvormige baan en bewegen daarom dichter en verder weg van het object waar ze omheen draaien. De baan van S2 gaat vooraf, wat betekent dat de locatie van het dichtstbijzijnde punt bij het superzware zwarte gat bij elke draai verandert, zodat de volgende baan wordt geroteerd ten opzichte van de vorige, waardoor een rozet-vorm ontstaat (zie plaatje). Algemene relativiteit biedt een nauwkeurige voorspelling van hoeveel de baan verandert en de laatste metingen uit dit onderzoek komen exact overeen met de theorie. Dit effect, bekend als de ‘precessie van Schwarzschild’, was nog nooit eerder gemeten voor een ster rond een superzwaar zwart gat.

Dit resultaat is het hoogtepunt van 27 jaar waarnemingen van de S2-ster met het grootste deel van deze tijd een vloot instrumenten bij ESO’s VLT, gelegen in de Atacama-woestijn in Chili. Het aantal gegevenspunten dat de positie en snelheid van de ster markeert, getuigt van de grondigheid en nauwkeurigheid van het nieuwe onderzoek: het team heeft in totaal meer dan 330 metingen uitgevoerd met behulp van de GRAVITY-, SINFONI- en NACO-instrumenten. Omdat S2 er jaren over doet om rond het superzware zwarte gat te draaien, was het cruciaal om de ster bijna drie decennia te volgen om de fijne kneepjes van zijn orbitale beweging te ontrafelen.

Met ESO’s aankomende Extremely Large Telescope gelooft het team dat ze veel zwakkere sterren zouden kunnen zien die nog dichter bij het superzware zwarte gat cirkelen. ‘Als we geluk hebben, kunnen we sterren dicht genoeg vastleggen zodat ze de rotatie, de spin, van het zwarte gat daadwerkelijk voelen’, zegt Andreas Eckart van de Universiteit van Keulen, een van de leidende wetenschappers van het project. Dit zou betekenen dat astronomen de twee grootheden, de spin en de massa, die Boogschutter A * kenmerken, kunnen meten en ruimte en tijd eromheen kunnen definiëren. ‘Dat zou weer een heel ander niveau zijn om de relativiteitstest te testen’, zegt Eckart.

Bron: Astronomy & Astrophysics/ Eurekalert

Doneer
Ondersteun vrije journalistiek. Als je dit artikel waardeert en dat wilt laten blijken met een kleine bijdrage, doneer dan via onderstaande Paypal-button:

Geef een reactie

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap