Μια νέα ανάλυση διαπίστωσε ότι επτά ανταγωνιστικές περιγραφές του Toξότη A*, της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας, αφήνουν όλες την τυπική εικόνα της μαύρης τρύπας άθικτη όταν συγκρίνεται με την κίνηση του S2, ενός μοναδικού, κοντινού αστέρα.
Παρακολούθηση του S2 γύρω από τον Sagittarius A*
Γύρω από το κεντρικό σκοτεινό αντικείμενο του Γαλαξία μας, ένα γρήγορα κινούμενο αστέρι που ονομάζεται S2 χαράσσει την ακριβή πορεία στην οποία βασίζεται αυτό το εύρημα. Χρησιμοποιώντας 145 θέσεις και 44 μετρήσεις ταχύτητας, ο César Navarrete στο Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) έδειξε ότι και οι επτά ιδέες συγκλίνουν σχεδόν στην ίδια τροχιά.
Αυτή η σύγκλιση διατηρήθηκε ακόμη και όταν η πορεία του αστεριού περιελάμβανε τη μικρή επιπλέον στροφή που εμφανίζεται κοντά στο πλησιέστερο πέρασμά του. Οι τρέχουσες μετρήσεις μπορούν ακόμα να αποκλείσουν μια σαφή ανατροπή, αλλά δεν μπορούν ακόμη να σβήσουν κάθε αντίπαλο, γι' αυτό και η σύγκριση πρέπει να διευρυνθεί από εδώ.
Γιατί το S2 έχει σημασία
Κάθε 16 χρόνια, το S2 κινείται γύρω από την κεντρική μάζα σε μια τεντωμένη έλλειψη που το μεταφέρει βαθιά σε ισχυρή βαρύτητα. Κοντά στο πλησιέστερο πέρασμά του, το αστέρι φτάνει σε ένα μικρό ποσοστό της ταχύτητας του φωτός, αρκετά γρήγορα ώστε η σχετικότητα να αφήσει ορατά σημάδια και να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο το S2 βιώνει τη ροή του χρόνου.
Οι αστρονόμοι έχουν ήδη δει τη σχετικότητα να επηρεάζει τόσο το φως όσο και την πορεία του, γι' αυτό και το S2 έγινε η πιο καθαρή κοντινή δοκιμή. Αυτά τα φαινόμενα το καθιστούν κάτι περισσότερο από ένα απλό γρήγορο σημείο φωτός, επειδή αποκαλύπτουν πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε κοντινή απόσταση.
Μια δίκαιη σύγκριση
Προηγούμενες μελέτες συχνά εξέταζαν μοντέλα με φορτίο, επιπλέον πεδία ή μαλακωμένα κέντρα υπό διαφορετικές υποθέσεις, γεγονός που καθιστούσε δύσκολη τη σύγκριση των ορίων. Η ομάδα του Navarrete υπολόγισε αντ' αυτού κάθε τροχιά με τα ίδια συστατικά, συμπεριλαμβανομένης της καθυστέρησης διαδρομής του φωτός - μετατοπίσεις στο φως του αστεριού - και της στροφής της έλλειψης.
Αυτή η συνέπεια έχει σημασία επειδή οι μικροσκοπικές επιλογές στον συγχρονισμό μπορούν να οδηγήσουν σε μια βέλτιστη προσαρμογή όταν ένα αστέρι ορμάει προς τα μέσα ταχύτερα. Επιβάλλοντας κάθε υποψήφιο μέσω ενός αγωγού, η μελέτη μείωσε μια κοινή πηγή ψευδών διαφορών.
Η τροχιά του S2 γύρω από τον Τοξότη A* μετακινήθηκε ελάχιστα
Και στις επτά διαδρομές, η βασική τροχιά άλλαξε ελάχιστα, ακόμη και όταν οι κανόνες της κρυφής βαρύτητας άλλαζαν. Τα ίχνη βέλτιστης προσαρμογής στον ουρανό σχεδόν βρίσκονταν το ένα πάνω στο άλλο και οι καμπύλες ταχύτητάς τους φαίνονταν σχεδόν ίδιες.
Οι εκτιμήσεις μάζας και απόστασης για τον Τοξότη A* παρέμειναν κοντά σε γνωστές τιμές, γεγονός που έδειξε πόσο λίγο χώρο αφήνουν τα σφάλματα ρεύματος. Όταν αρκετές θεωρίες προβλέπουν σχεδόν πανομοιότυπη κίνηση, καλύτερα μαθηματικά από μόνα τους δεν μπορούν να τις διαχωρίσουν χωρίς πιο ευκρινείς παρατηρήσεις.
Το νικητήριο μοντέλο μαύρης τρύπας
Ο τυπικός νικητής παρέμεινε το μοντέλο Schwarzschild, η απλούστερη απάντηση μαύρης τρύπας στη βαρύτητα του Αϊνστάιν. Όταν η ομάδα βαθμολόγησε εναλλακτικές λύσεις με έναν παράγοντα Bayes - ένα μέτρο σχετικής υποστήριξης - καμία δεν απέσπασε πολύ. Οι ευρείες προηγούμενες θεωρίες είχαν σημασία εδώ, επειδή τα μοντέλα τύπου Bardeen και Yukawa παρέμειναν αναποφάσιστα, ενώ τέσσερα άλλα φαίνονταν μόνο ελαφρώς χειρότερα.
Προς το παρόν, οι τρέχουσες μετρήσεις περιγράφουν έναν στενό αγώνα δρόμου και όχι μια ετυμηγορία, η οποία αφήνει περιθώρια για καλύτερες δοκιμές.
Γιατί η μετάπτωση μετράει
Η πλησιέστερη προσέγγιση είχε τη μεγαλύτερη σημασία επειδή η έλλειψη περιστρεφόταν λίγο κάθε φορά που το S2 περνούσε από το κεντρικό αντικείμενο. Αυτή η στροφή, που ονομάζεται μετάπτωση, είναι μια αργή μετατόπιση στον προσανατολισμό της τροχιάς που οξύνει τα όρια του μοντέλου.
Χωρίς αυτήν, ορισμένες επιλογές τροποποιημένης βαρύτητας φαίνονται πιο καθαρές από ό,τι είναι στην πραγματικότητα, επειδή η αναντιστοιχία κλειδιού εμφανίζεται αργά. Μια τροχιακή λεπτομέρεια επομένως είχε μεγαλύτερο βάρος από δεκάδες σημεία ρουτίνας, και οι μελλοντικές επαναλήψεις θα έπρεπε να έχουν ακόμη μεγαλύτερη σημασία.
Εικόνα μαύρης τρύπας συναντά την τροχιά του S2
Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας έχει ήδη μια διάσημη εικόνα από το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων. Η σκιά της ταίριαζε αρκετά καλά με τις προσδοκίες που βασίζονται στον Αϊνστάιν για να ενισχύσει την υπόθεση, ωστόσο η θολούρα άφησε ζωντανές άλλες περιγραφές.
Το S2 αντιμετωπίζει το ίδιο πρόβλημα από μια άλλη γωνία, επειδή η πορεία ενός αστεριού δοκιμάζει τη βαρύτητα μέσω της κίνησης αντί της φωτεινότητας. Η συμφωνία μεταξύ αυτών των προσεγγίσεων είναι καθησυχαστική, αλλά η αντιστοίχιση ευρέων εικόνων εξακολουθεί να μην καθορίζει ποιες λεπτότερες λεπτομέρειες χρησιμοποιεί η φύση.
Τι ακολουθεί
Ακόμα πιο γρήγορα αστέρια γύρω από το Γαλαξιακό Κέντρο θα μπορούσαν να πιέσουν αυτό το τεστ πολύ πιο σκληρά τα επόμενα χρόνια. Μερικά ολοκληρώνουν τους βρόχους τους πολύ πιο γρήγορα από το S2, πράγμα που σημαίνει ότι τα σχετικιστικά φαινόμενα συσσωρεύονται νωρίτερα και ξεχωρίζουν πιο καθαρά. Η μεγαλύτερης διάρκειας παρακολούθηση θα προσθέσει τελικά ένα ακόμη κοντινό πέρασμα για το S2, δίνοντας στους αστρονόμους μια πιο καθαρή ευκαιρία να συγκρίνουν μικροσκοπικές αποκλίσεις.
Εάν τα μελλοντικά όργανα μειώσουν αρκετά τον θόρυβο, η σημερινή ισοπαλία θα μπορούσε να μετατραπεί σε έναν πρώτο πραγματικό γύρο αποκλεισμού.
www.worldenergynews.gr
