Các nhà thiên văn nhìn thấy một ngôi sao nhảy múa xung quanh một lỗ đen

Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy một ngôi sao quay quanh lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta. Và ngôi sao chuyển động theo thuyết trọng lực của Albert Einstein.

Nghiên cứu được công bố vào thứ năm trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.

Các quan sát của ngôi sao được thực hiện bởi các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng rất lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu trên sa mạc Atacama của Chile. Họ thấy rằng quỹ đạo của ngôi sao có hình dạng như một bông hồng.

Thuyết hấp dẫn của Isaac Newton cho rằng quỹ đạo sẽ trông giống như một hình elip, nhưng thực tế không phải vậy. Đó là hình dạng hoa hồng giữ như thuyết trọng lực tương đối của Einstein.

“Thuyết tương đối của Einstein dự đoán rằng quỹ đạo của một vật thể quay xung quanh một vật thể khác không khép kín như trong lực hấp dẫn của Newton, mà chuyển động trong mặt phẳng chuyển động”, Reinhard Genzel nói trong một tuyên bố. Ông là giám đốc tại Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck ở Garched, Đức.

Genzel cũng đã dẫn một chương trình chứng minh kết quả này. Phát hiện này nhằm tăng độ chính xác của các phép đo trong khoảng thời gian 30 năm.

Mô phỏng này cho thấy quỹ đạo của các ngôi sao rất gần với lỗ đen siêu lớn ở trung tâm dải Ngân hà.

Hiệu ứng đặc biệt

“Hiệu ứng nổi tiếng này – lần đầu tiên được nhìn thấy trên quỹ đạo của hành tinh Sao Thủy quanh Mặt trời – là bằng chứng đầu tiên ủng hộ thuyết trọng lực tương đối”, Genzel nói. “100 năm sau, chúng ta đã phát hiện ra hiệu ứng tương tự trong chuyển động của một ngôi sao quay quanh nguồn vô tuyến Sagittarius A * ở trung tâm Dải Ngân hà. Bước đột phá quan sát này củng cố bằng chứng rằng Sagittarius A * phải là một lỗ đen siêu lớn gấp 4 triệu lần khối lượng mặt trời. “

Sagittarius A * là lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta, cách 26.000 năm ánh sáng từ mặt trời. Hệ mặt trời của chúng ta tồn tại ở rìa của một trong những nhánh xoắn ốc khổng lồ của Dải Ngân hà.

Những ngôi sao dày đặc có thể được tìm thấy xung quanh lỗ đen. Một trong số đó, ngôi sao được gọi là S2 trong quan sát này, đi qua lỗ đen gần nhất trong vòng chưa đầy 20 tỷ km.

Đây là một trong những ngôi sao gần nhất được tìm thấy quay quanh hố đen. Và khi nó ở gần lỗ đen, ngôi sao đang di chuyển với tốc độ bằng 3% tốc độ ánh sáng để ngôi sao hoàn thành một quỹ đạo quanh lỗ đen tương đương với 16 năm ở Trái đất. Sau khi theo dõi ngôi sao trên quỹ đạo của nó trong hơn hai thập kỷ rưỡi, các phép đo tinh tế của chúng tôi điều tra sự di chuyển của S2 xung quanh Sagittarius A *”, Stefan Gillessen, người đứng đầu phân tích các phép đo tại Max Planck nói.

Các quỹ đạo thường không phải là vòng tròn hoàn hảo. Thay vào đó, các vật thể di chuyển gần hơn hoặc xa hơn trong quá trình quay. Cách tiếp cận gần nhất của lỗ đen của S2 thay đổi mỗi lần, giúp tạo ra hình dạng hoa hồng.

Một hình ảnh rõ ràng hơn

Lý thuyết cũng cho phép họ hiểu thêm về khu vực chung ở trung tâm thiên hà của chúng ta, điều mà chúng ta khó có thể nhìn thấy từ khoảng cách như vậy vì nó bị mây và bụi trong thiên hà che mờ.

Các quan sát của ngôi sao trong khoảng thời gian 27 năm đã khiến khám phá này trở nên khả thi. Cùng một đội trước đó cũng đã báo cáo cách di chuyển của ngôi sao khi đến gần hố đen.

Hình ảnh cho thấy những đám mây sao hướng về trung tâm dải Ngân hà.

“Kết quả trước đây của chúng tôi đã chỉ ra rằng ánh sáng phát ra từ ngôi sao chịu ảnh hưởng từ thuyết trọng lực tương đối. Bây giờ chúng tôi đã chứng minh rằng chính ngôi sao cảm nhận được tác động của thuyết tương đối này”, Paulo Garcia, đồng tác giả nghiên cứu và nhà nghiên cứu tại Trung tâm vật lý thiên văn Bồ Đào Nha và Trọng lực.

Các kính viễn vọng trong tương lai, như Kính viễn vọng cực lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu, sẽ cho phép quan sát các ngôi sao mờ hơn di chuyển gần hơn đến lỗ đen.

“Nếu may mắn, chúng ta có thể chụp những ngôi sao đủ gần để cảm nhận được sự quay quanh lỗ đen”, Andreas Eckart, đồng tác giả nghiên cứu và nhà khoa học chính của dự án từ Đại học Cologne ở Đức cho biết. “Đó sẽ lại là một bước tiến hoàn toàn khác trong thử nghiệm trọng lực.”

Kim Quyền