აღმოჩენილია 25 000 კმ/წმ სიჩქარით მოძრავი ვარსკვლავი, რომელმაც შეიძლება დაამტკიცოს, ცდებოდა თუ არა აინშტაინი — #1tvმეცნიერება
ირმის ნახტომის შუაგულში, უკიდურესად ექსტრემალურ გარემოში, ყველაფერი შეიძლება ძლიერ უცნაური გახდეს.
იქ იმალება სუპერმასიური შავი ხვრელი, სახელად მშვილდოსანი A*, რომელშიც თავს იყრის დაახლოებით 4,3 მილიონი მზის მასა.
მიუხედავად იმისა, რომ მისი მასა შედარებით მოკრძალებულია სხვა სუპერმასიურ შავ ხვრელებთან შედარებით, გრავიტაციული რეჟიმი მის უშუალო სიახლოვეს გარკვეულ ველურ ქცევას იწვევს იქ მდებარე ვარსკვლავებში.
ახლახან, სატრონომებმა აღმოაჩინეს ობიექტი, რომელიც იქ ყველასგან გამოირჩევა.
ეს გახლავთ ვარსკვლავი, სახელად S301, რომელიც მშვილდოსანი A*-ს გარშემო 8,7-წლიან ორბიტაზე მოძრაობს და ამ გზაზე, შავ ხვრელთან ყველაზე ახლო წერტილში, როცა ის მასთან დაახლოებით იმ მანძილზე მიდის, რაც მზესა და სატურნს შორისაა — მისი პიკური სიჩქარე წამში 25 000 კილომეტრია.
ეს მაჩვენებელი სინათლის სიჩქარის 8,5 პროცენტია და საკმარისია, რათა შესრულდეს გაზომვები, რომლებმაც შეიძლება გვიჩვენოს თავად მშვილდოსანი A*-ს ზოგიერთი მოუხელთებელი თვისება, პირველ რიგში მისი ბრუნვის მაჩვენებელი და შემდეგ, ემორჩილება თუ არა ის ცნობილ თეორიას, რომლის თანახმადაც, შავ ხვრელებს „თმები“ არ აქვთ.
„გალაქტიკის ცენტრი შორეულ ლაბორატორიას ჰგავს, ვარსკვლავები კი საზომი ზონდებია. ჩვენი გაზომვები (ფიქსირებული სიზუსტით) მხოლოდ იმდენადაა კარგი, რამდენიც ვარსკვლავის, რომელიც მშვილდოსანი A*-ს ყველაზე ახლოს უახლოვდება. ისეთი ზონდის ქონა, რომლითაც ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ ამ მასიური შავი ხვრელის გარშემო მოძრავი სივრცე-დროის სიმრუდე — უბრალოდ ძალიან მაგარია“, — ამბობს გერმანიის მაქს პლანკის არამიწიერი ფიზიკის ინსტიტუტის მკვლევარი, კოლაბორაცია GRAVITY+ -ის წევრი ფელიქს მანგი რომელმაც ეს ვარსკვლავი შეისწავლა.
ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში გაწოლილი შავი ხვრელის შესწავლა ადვილი არ არის. ვინაიდან შავი ხვრელები სინათლეს არ გამოყოფენ, რომლის დაფიქსირებასაც შევძლებდით, ჩვენს ხელთ არსებული საუკეთესო ხელსაწყოა მათ გარშემო არსებული მატერიისა და მოვლენების ქცევის შესწავლა.
მშვილდოსანი A*-ს გარშემო მოვლენები საკმაოდ საინტერესოა. მას გარს აკრავს ახლოს მოძრავ ვარსკვლავთა გუნდი მარყუჟოვან, ელიფსურ ორბიტებზე, რომლებიც მეცნიერებმა წარსულში უკვე გამოიყენეს შავი ხვრელის თვისებების გასაზომად და ზოგადი ფარდობითობის გასაზომად იმ ერთ-ერთ ყველაზე ექსტრემალურ გარემოში, რომლის დანახვაც ამჟამად შეგვიძლია.
განსაკუთრებით გამოსადეგი აღმოჩნდა ერთი ვარსკვლავი, სახელად S2.
ის 16-წლიან ორბიტაზე მოძრაობს, რომელზეც 2018 წელს ის გალაქტიკის ცენტრიდან 17 სინათლის წლის მანძილზე მოექცა; ამის საფუძველზე, ასტრონომებმა გაზომეს გრავიტაციული წითელი წანაცვლება და შვარცშილდის პრეცესია — ეფექტები, რომლებსაც მშვილდოსანი A*-ს უზარმაზარი მასა წარმოქმნის.
თუმცა, S301 შავი ხვრელის ეფექტებს სულ სხვა დონეზე აჰყავს.
მისი საოცრად წაგრძელებული ორბიტა მშვილდოსანი A*-სთან დაახლოებით ათჯერ უფრო ახლოს მიდის, ვიდრე S2; შესაბამისად, უფრო ღრმად შედის შავი ხვრელის გრავიტაციულ გავლენაში, სადაც ის მას წარმოუდგენელ სიჩქარეს ანიჭებს.
თუმცა, საინტერესო მხოლოდ სიჩქარე კი არაა, არამედ მთლიანი ეს გზა, ის ყველაფერი, რაც გზად ხდება.
ყველაზე ახლო წერტილში მისვლისას, ანუ პერიცენტრში, S301 საკმარისად ახლოსაა მშვილდოსანი A*-სთან, რათა იმოგზაუროს სივრცე-დროის იმ ქსოვილში, რომელსაც შავი ხვრელი ბრუნვისას მიათრევს — თითქოს სპაგეტის თასში ჩანგალი ჩაარჭო და დაატრიალო.
ამას კადრის ლინზის შერყევის ეფექტს უწოდებენ.
ამ ბრუნვითმა მოძრაობამ S301-ის ორბიტა ძალიან დახვეწილად უნდა შეცვალოს. მეცნიერებს შეუძლიათ სიზუსტით გამოთვალონ, როგორი იქნება S301-ის ორბიტა ლინზის შერყევის ეფექტის გარეშე. ამ პროგნოზის რეალურ ორბიტასთან შედარება იძლევა საფუძველს, რომ იმუშაო დროში უკან და გამოთვალო მშვილდოსანი A*-ს ბრუნვის მაჩვენებელი.
ამით კი მივდივართ თმების არქონის თეორემის შემოწმებასთან, რომელიც ბრძანებს, რომ ეფექტიანად დაუმუხტავი შავი ხვრელის შემთხვევაში,მას შემდეგ, რაც იცი მასა და ბრუნვა, მისი გრავიტაციული ველის ყველა სხვა მახასიათებლის პროგნოზირება შესაძლებელია მხოლოდ ამ თვისებების საფუძველზე.
„ჩვენმა ჯგუფმა უკვე გაზომა მშვილდოსანი A*-ს მასა პროცენტზე ნაკლებ დონეზე. ბრუნვა შემდეგი ნაბიჯი იქნება თმების არქონის თეორემის დადასტურებაში და მასიური შავი ხვრელის ბრუნვის გაზომვა ნამდვილად უპრეცედენტოა“, — ამბობს მანგი.
მხოლოდ ბრუნვის გაზომვა საკითხს ვერ გადაჭრის. მაგრამ საკმარისი დაკვირვებებით, S301-ის ორბიტამ შეიძლება თანდათან გამოავლინოს მშვილდოსანი A*-ს გრავიტაციული ველის კიდევ ერთი მახასიათებელი, სახელად კვადროპოლური მომენტი.
ზოგადი ფარდობითობა ზუსტად პროგნოზირებს, თუ რა უნდა იყოს ეს გაზომვა შავი ხვრელის მასისა და ბრუნვის საფუძველზე. თუკი დაკვირვება პროგნოზს დაემთხვა, მშვილდოსანმა A*-მ უნდა ჩააბაროს თმის არქონის თეორემის საოცარი ტესტი.
S301-ს შეიძლება კიდევ ერთი საოცარი ამბავი ჰქონდეს ჩვენთვის მოსაყოლი.
მისი უკიდურესად წაგრძელებული ორბიტა მიანიშნებს, რომ ეს ვარსკვლავი ერთ დროს შეიძლება ორმაგი (ბინარული) სისტემის ნაწილი იყო, რომელიც მშვილდოსანი A*-სთან ზედმეტად ახლოს მივიდა. ჰილსის მექანიზმის სახელით ცნობილ პროცესში, შავმა ხვრელმა შეიძლება ასეთი წყვილი დაშალოს — ერთი მათგანი ზედმეტად ახლო ორბიტაზე ჩაიჭიროს, მეორე კი უზარმაზარი სიჩქარით გატყორცნოს.
ამით შეიძლება აიხსნას, როგორ დადგა S301 ამჟამინდელ უკიდურეს ტრაექტორიაზე, მაგრამ მხოლოდ მისი ორბიტა საკმარისი არაა ამ სცენარის დასამტკიცებლად.
გაცილებით ძლიერი მტკიცებულება იქნებოდა გალაქტიკის ცენტრიდან გატყორცნილი მისი დიდი ხნის წინანდელი კომპანიონის პოვნა.
ვინაიდან ორბიტა ასე მოკლეა, დიდხანს ლოდინი არ გვჭირდება. S301 პრეიცენტრს კვლავ მიაღწევს 2031 წლის ბოლოს, როცა ბრუნვის ეფექტები მის ორბიტაზე უძლიერესი იქნება.
კოლაბორაცია GRAVITY+ აგრძელებს S301-ზე დაკვირვებებს. ამასობაში კი, ევროპის სამხრეთული ობსერვატორიის (ESO) ძალიან დიდი ტელესკოპის (VLT) მომავალი ისნტრუმენტი MICADO ასტრონომებს დაეხმარება, რომ მისი მოძრაობა სამ განზომილევბაში აღადგინონ.
საერთო ჯამში, ეს დაკვირვებები ჯგუფს საშუალებას აძლევს, რომ მომდევნო ათწლეულში განსაზღვრონ მშვილდოსანი A*-ს ბრუნვის მაჩვენებელი.
ირმის ნახტომის გულის სიღრმეში კიდევ უფრო მეტი განძი შეიძლება იმალებოდეს.
„ვვარაუდობთ, რომ გალაქტიკის ცენტრში S301-ის მსგავსი ბევრი ვარსკვლავი არსებობს და იმ შემთხვევაში, თუკი მსგავსს აღმოვაჩენთ, ამით შეიძლება კიდევ უფრო გაადვილდეს ბრუნვის გაზომვა“, — ამბობს გერმანიის მაქს პლანკის არამიწიერი ფიზიკის ინსტიტუტის მკვლევარი, კოლაბორაცია GRAVITY+ -ის წევრი ფელიქს მანგი რომელმაც ეს ვარსკვლავი შეისწავლა.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.