UCLA 大学の天文学者は、わずか 11 年半で銀河の中心にあるブラック ホールを周回する星の存在を確認した後、驚くべき発見をしました。これは、知られている中で最も短い軌道です。このブラックホールの近く。この発見を記述した論文に関与した研究者は、ブラック ホールの重力場の周りで空間と時間がゆがむと予測するアインシュタインの相対性理論をテストするのにデータが役立つと主張しています。
私たちの銀河系の中心は非常に忙しい場所であるため、ブラック ホールの周りを直接かつ正確に光学的に観測することはまったく不可能です。代わりに、科学者は、電波、X 線、および赤外線波を読み取って収集できるデータに依存しています。彼らを支援するために、ハワイのマウナケアにあるケック望遠鏡が登場します。この望遠鏡は、17 年間赤外線で銀河中心近くの星を観察しており、それらのダイナミクスの詳細なビューを提供しています。望遠鏡を使用して、天文学者は最近の歴史で最も不可解な天文学的な質問のいくつかに答えました。したがって、私たちは今知っています:
- 私たちの銀河系の中心には、約 26,000 光年前の超大質量ブラック ホールがあり、その質量は太陽の 400 万倍です。
- 星は超大質量ブラック ホールの周りで加速します。さらなる研究により、新たに発見された最速の周回星の傾向も確認されるはずです。
- 2005 年、この望遠鏡はレーザー ガイド スター補償光学技術を使用して、ブラック ホールの周囲を含む天の川の中心部を初めて鮮明に撮影しました。
SO-102 と名付けられた新たに確認された星 は、周期が短いため、軌道が完全にマッピングされています。これは、隣接する S0-2 に続いて、軌道が完全にマッピングされた 2 番目の星です。 2 つの軌道からのデータを合わせて、天文学者がブラック ホール自体をモデル化するのに役立ちます。直接的な IF 観測は、目に見えないために制限されているためです。天文学におけるこれらの計り知れないマイルストーンを達成したメリットの多くは、発見チームのリーダーであり、天体物理学のローレン B. ライヒトマンとアーサー E. レバインの椅子を保持している物理学と天文学の UCLA 教授であるアンドレア ゲズに行きます。 Ghez には、ブラック ホールを周回する 3,000 個の星があり、1995 年から S0-2 を研究しています。
軌道周期が十分に短い最初の星である SO-2 は、その軌道を完全に 3 次元で再構築できるほど、約 16 年の軌道周期を持っていますが、なぜ SO-102 が発見されるまでにこれほど長い時間がかかったのでしょうか?主な理由は、非常に暗いことです。SO-2 よりも約 16 倍明るくありません。したがって、天文学者は以前の観測からのブラック ホール データを使用して、S0-102 の軌道特性を決定しました。これは、直径 10 メートルのミラーを修正するために動的に調整できる、ケック望遠鏡の新しい適応光学技術のおかげで可能になった偉業です。地球の大気の歪みの影響をリアルタイムで。
時間と空間をゆがめる天の川の暗黒核
時間の経過とともに、Ghez と同僚の目標は、銀河の中心にブラック ホールが存在することを実証することから、物理学の基本法則を検証することへと発展しました。速度と重力が大きい場合、ニュートン物理学は楕円軌道の不規則性を説明するのに十分ではありません。たとえば、太陽の質量が非常に接近しているために不規則な運動をする水星の軌道などです。天の川のブラック ホールの時空へのゆがみ効果を測定することは、太陽や同様の星の周りの観測よりもはるかに簡単で明白です。なぜなら、ブラック ホールは 400 万倍も重いからです。ただし、複数の軌道にわたって累積される一般的な相対論的効果を見つけるには、長期的な観測が必要です。
科学者が相対性理論をテストする 1 つの方法は、赤方偏移を測定することです。赤方偏移では、ブラック ホールの重力の影響により、光の波長が電磁スペクトルの長い方の端に向かって引き伸ばされます。
調査結果はジャーナル Science に掲載されました .
出典:UCLA ニュースルーム
