„Naše výsledky otevírají další možnosti pro teoretickou i experimentální práci v tomto oboru vědy,“ uvedl Vladimír Karas z Astronomického ústavu Akademie věd ČR, vedoucí skupiny českých astronomů, která se na výzkumu podílela.

Členem ESO, společné astronomické organizace evropských států, je totiž i Česká republika.

Vysokou rychlostí rotuje malá skupina hvězd

V centru naší galaxie Mléčná dráha, ve vzdálenosti 26 tisíc světelných let od Země, leží nejbližší supermasivní černá díra. Má hmotnost čtyři milióny hmotností Slunce. Pro zajímavost, hmotnost Slunce odpovídá 330 tisícům hmotností Země.

Kolem této černé díry obíhá ve velmi silném gravitačním poli malá skupina hvězd vysokou rychlostí. Je to podle astronomů ideální prostředí na testování teorií gravitace a zejména Einsteinovy obecné teorie relativity.

Tým astronomů aplikoval novou analytickou metodu na bohatý soubor existujících pozorování hvězd obíhajících kolem černé díry. Tu pozoroval v posledních 20 letech mimo jiné zmíněný teleskop ESO/VLT v Chile. Vědci srovnávali měřené dráhy hvězd s předpověďmi klasické Newtonovy teorie gravitace a také obecné relativity.

Našli známky existence drobných změn v pohybu jedné z hvězd, S2, které souhlasí s předpovědí obecné relativity. Odchylka díky relativistickým efektům je pouze několik málo procent ve tvaru dráhy a zhruba jen šestina stupně v její orientaci.

Pokud se výsledky potvrdí, bude to poprvé, co se podařilo velikosti relativistických efektů změřit pro hvězdy obíhající kolem supermasivní černé díry.

Centrum Galaxie je nejlepší laboratoří

„Galaktické centrum je nejlepší laboratoř pro sledování pohybu hvězd v relativistickém prostředí. Mohli jsme aplikovat metody, které jsme vyvinuli pro simulované hvězdy, na přesná měření hvězd s vysokou rychlostí, obíhající těsně kolem supermasivní černé díry,“ uvedl hlavní autor odborného článku o výzkumu Marzieh Parsa z německé Kolínské univerzity.

Pro úspěch studie byla důležitá vysoká přesnost měření pozic hvězd, kterou umožnily přístroje s adaptivní optikou pracující v blízké infračervené oblasti na dalekohledu VLT. Nejen v okamžiku nejbližšího přiblížení hvězdy S2 k černé díře, ale především během doby, kdy se hvězda nacházela od černé díry dále. Tato data umožnila přesně určit tvar dráhy.

Z analýzy tak plynou nejen podrobnosti o dráze hvězdy S2, ale i přesnější údaje o hmotnosti černé díry a její vzdálenosti od naší planety.

Nová fyzika?

Popisovaná analýza je dle ESO předehrou k pozorování galaktického středu v roce 2018. Tehdy se hvězda S2 k supermasivní černé díře totiž těsně přiblíží. Přístroj Gravity, vyvinutý mezinárodním konsorciem, které vede institut MPE v německém Garchingu, a nainstalovaný na dalekohledu VLT, bude tím pádem schopen měřit dráhu hvězdy mnohem přesněji, než je nyní možné.

Očekává se, že zařízení, která již provádí přesná pozorování středu Galaxie, ukáže relativistické efekty velmi jasně, ale mohla by astronomům také pomoci odhalit i případné odchylky od obecné teorie relativity. To by znamenalo novou fyziku...