Gli astronomi sanno da tempo che c'era una stella in orbita abbastanza vicina al buco nero al centro della nostra galassia. L'astronomo Andrea Ghez dell'UCLA afferma che la capacità di guardare queste due stelle in un breve "tango" attorno al buco nero aiuterà gli scienziati a misurare gli effetti della curvatura spazio-temporale e dovrebbero essere in grado di determinare se Albert Einstein aveva ragione la sua previsione di come i buchi neri potrebbero deformare lo spazio e il tempo.
"Sono estremamente lieto di trovare due stelle che orbitano attorno al buco nero supermassiccio della nostra galassia in molto meno di una vita umana", ha detto Ghez. “È il tango di [queste stelle] che rivelerà per la prima volta la vera geometria dello spazio e del tempo vicino a un buco nero. Questa misurazione non può essere eseguita con una sola stella. "
Ci sono quasi 3.000 stelle che orbitano in qualche modo vicino al buco nero e la maggior parte ha orbite di almeno 60 anni.
La stella ravvicinata precedentemente nota, S0-2, orbita attorno al buco nero ogni 15,5 anni. E ora, la stella appena trovata, chiamata S0-102, orbita attorno al buco nero in un ardente 11,5 anni, l'orbita più corta conosciuta di qualsiasi stella vicino a questo buco nero.
Ricostruzione delle orbite di due stelle - S0-2 e S0-102 - vicino al buco nero al centro della Via Lattea. (Anche le orbite di altre stelle sono rappresentate da linee più deboli.) Lo sfondo è una vera immagine a infrarossi ad alta risoluzione della regione. Credito: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Allo stesso modo in cui i pianeti orbitano attorno al sole, S0-102 e S0-2 sono ciascuno in un'orbita ellittica attorno al buco nero centrale. Ghez ha detto che il movimento planetario nel nostro sistema solare è stato il test finale per la teoria gravitazionale di Newton 300 anni fa, e ora il movimento di S0-102 e S0-2 sarà il test finale per la teoria della relatività generale di Einstein, che descrive la gravità come una conseguenza della curvatura dello spazio e del tempo.
"La cosa eccitante di vedere le stelle attraversare la loro orbita completa non è solo che puoi provare l'esistenza di un buco nero, ma hai la prima opportunità di testare la fisica fondamentale usando i movimenti di queste stelle", ha detto Ghez. "Mostrare che gira in un'ellisse fornisce la massa del buco nero supermassiccio, ma se possiamo migliorare la precisione delle misure, possiamo vedere le deviazioni da un'ellisse perfetta - che è la firma della relatività generale."
Man mano che le stelle si avvicinano al loro approccio più vicino, il loro movimento sarà influenzato dalla curvatura dello spaziotempo e la luce che viaggia dalle stelle verso di noi sarà distorta, ha detto Ghez.
S0-2, che è 15 volte più luminoso di S0-102, passerà attraverso il suo approccio più vicino al buco nero nel 2018. S0-102 fa il suo approccio più vicino nel 2021, quindi il team terrà d'occhio queste stelle mentre avvicinarsi in modo allettante, ma non abbastanza vicino per essere risucchiato, ha detto Ghez.
Ghez e i suoi colleghi osservano S0-2 dal 1995. Nel 2000, lei e il suo team hanno riferito - per la prima volta - che gli astronomi avevano visto le stelle accelerare attorno al buco nero supermassiccio. La loro ricerca ha dimostrato che tre stelle avevano accelerato di oltre 250.000 mph all'anno mentre orbitavano attorno al buco nero. La velocità di S0-102 e S0-2 dovrebbe anche accelerare di oltre 250.000 mph al loro approccio più vicino, ha detto Ghez.
"Il fatto che possiamo trovare stelle così vicine al buco nero è fenomenale", ha detto Ghez. "Ora è un gioco di baseball completamente nuovo, in termini di tipi di esperimenti che possiamo fare per capire come i buchi neri crescono nel tempo, il ruolo dei buchi neri supermassicci nel centro delle galassie e se la teoria della relatività generale di Einstein è valida vicino a un buco nero, dove questa teoria non è mai stata testata prima. È eccitante avere ora un mezzo per aprire questa finestra ".
La ricerca è stata condotta utilizzando i telescopi Keck. Il documento del team è stato pubblicato il 5 ottobre sulla rivista Science.
Fonte: UCLA
Didascalia dell'immagine principale: i telescopi Keck I e Keck II si concentrano su due stelle in orbita attorno al buco nero della Via Lattea. Credito fotografico di sfondo: Dan Birchall / Subaru Telescope su Mauna Kea, Hawaii. Le sovrapposizioni create dal professor Andrea Ghez e il suo gruppo di ricerca presso l'UCLA e provengono da set di dati ottenuti con i telescopi W. M. Keck.
