სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო მოცეკვავე ვარსკვლავი

ESO-ს ტელესკოპით (Very Large Telescope –VLT) ჩატარებული დაკვირვების შედეგებმა აჩვენა, რომ ირმის ნახტომის გალაქტიკის ცენტრში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო ვარსკვლავი ზუსტად ისე მოძრაობს, როგორც აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორია გვეუბნება. ვარსკვლავის ორბიტა ყვავილის მსგავსი ფორმისაა და არა – ელიფსის, როგორიც ნიუტონისეული გრავიტაციის თეორიის მიხედვით იქნებოდა. ამ შედეგის მისაღებად საჭირო ზუსტი დაკვირვებები 30 წელზე მეტხანს მიმდინარეობდა და იხვეწებოდა. მეცნიერებს კი გაუჩნდათ შესაძლებლობა, გალაქტიკის ცენტრში მდებარე შავი ხვრელის საიდუმლოებებს ახადონ ფარდა.

„აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობა გვეუბნება, რომ ერთი ობიექტის ორბიტა მეორის გარშემო ჩაკეტილი არაა, როგორც ნიუტონისეულ გრავიტაციაში. არამედ – მოძრაობის სიბრტყეში ბრუნავს. ეს ცნობილი ეფექტი, რომელიც პირველად მზის გარშემო მერკურის ორბიტაზე შეამჩნიეს, ზოგადი ფარდობითობის პირველი მტკიცებულება იყო. 100 წლის გასვლის შემდეგ ანუ სწორედ ახლა იგივე ეფექტი ვარსკვლავის ორბიტაზეც შევნიშნეთ, რომელიც რადიო ტალღების წყარო  Sagittarius A* – ს გარშემო, ირმის ნახტომის გალაქტიკის ცენტრშია. ეს უმნიშვნელოვანესი აღმოჩენა ამყარებს იმ აზრს, რომ Sagittarius A* სუპერმასიური შავი ხვრელია – მასით მზეზე 4 მილიონჯერ დიდი“ – აცხადებს რაინჰარდ გენზელი, ამ საკითხზე მომუშავე 30 წლიანი პროგრამის დამფუძნებელი და მაქს პლანკის კოსმოსური ფიზიკის ინსტიტუტის (MPE) დირექტორი გარჰინგში, გერმანიაში.

მზისგან 26,000 სინათლის წელიწადით შორს მდებარე Sagittarius A* და ვარსკვლავების მჭიდრო დაჯგუფება მის გარშემო ჯერ გამოუკვლეველ და ექსტრემალურ გრავიტაციულ პირობებში უნიკალურ ფიზიკის „ლაბორატორიას“ წარმოადგენს. ერთ-ერთი ვარსკვლავი, S2, სუპერმასიურ შავ ხვრელთან უმოკლეს მანძილზე, 20 მილიარდ კილომეტრზე, მიიწევს(ეს დედამიწასა და მზეს შორის დისტანციაზე 120-ჯერ მეტია), რის გამოც მასიურ გიგანტთან ერთ-ერთ უახლოეს ობიექტს წარმოადგენს, რაც ოდესმე აღმოჩენილა. შავ ხვრელთან უმცირეს დისტანციაზე S2 სინათლის სიჩქარის 3%-ით მოძრაობს და სრულ წრეს 16 წელიწადს უნდება. „ორ-ნახევარი ათწლეულის განმავლობაში ჩატარებული დაკვირვებების შემდეგ ჩვენი გაზომვები აშკარად აჩვენებს S2-ის შვარცშილდის ბრუნვას Sagittarius A* -ს გარშემო.“ – ამბობს MPE-ს წევრი შტეფან გილესენი, რომელიც სათავეში ედგა ჟურნალ „Astronomy & Astrophysics“-ში დღეს გამოქვეყნებული მონაცემების ანალიზს.

ვარსკვლავების და პლანეტების უმეტესობას არა-წრიული ორბიტა აქვს, შესაბამისად,  ბრუნვის ობიექტთან ზოგჯერ ახლოს აღმოჩნდებიან, ზოგჯერ – შორს. S2-ის ორბიტა ბრუნავს, რაც იმას ნიშნავს, რომ შავ ხვრელთან მისი უახლოესი წერტილის მდებარეობა თითოეული ბრუნის შემდეგ იცვლება ისე, რომ ყოველი შემდეგი ორბიტა წინას მოძრაობასთან დაკავშირებულია და ამის გამო ვიღებთ “ყვავილოვან” ფორმას. ზოგადი ფარდობითობა ორბიტის ცვლილებას ზუსტად აღწერს და უახლესი მონაცემები ამ კვლევიდან თეორიას სავსებით ემთხვევა. ეს ეფექტი, ასევე ცნობილი, როგორც შვარცშილდის ბრუნვა, აქამდე არასდროს გაუზომავთ სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო მოძრავი ვარსკვლავისთვის.

ESO-ს ტელესკოპის ეს კვლევა მეცნიერებს ეხმარება, მეტი შეიტყონ ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელის მომიჯნავე სივრცეზეც. „ვინაიდან S2-ის მონაცემები ზოგად ფარდობითობას ასე კარგად ემთხვევა, შეგვიძლია მკაცრი საზღვრების ფარგლებში დავადგინოთ რამდენი უხილავი მატერია, როგორიცაა შავი მატერია ან შედარებით მცირე შავი ხვრელები, გვხვდება Sagittarius A* -ს გარშემო. ეს სუპერმასიური შავი ხვრელების ევოლუციისა და ფორმირების გასაგებად ძალიან მნიშვნელოვანია.“ – აცხადებენ გაი პერინი და კარინ პერო, პროექტის წამყვანი მეცნიერები.

მიღებული შედეგი 27 წლიანი კვლევის კულმინაციაა. S2-ზე დასაკვირვებლად ძირითადად ჩილეში, ატაკამას უდაბნოში, მდებარე ESO-ს ტელესკოპი VLT და სხვა ინსტრუმენტები გამოიყენებოდა. ვარსკვლავის სიჩქარისა და მდებარეობის განმსაზღვრელი მონაცემების რაოდენობა მეტყველებს კვლევის საფუძვლიანობასა და სარწმუნოობაზე: გუნდმა ჯამში 330 ცალკეული დაკვირვების შედეგი წარმოადგინა, რისთვისაც GRAVITY-ს, SINFONI-სა და NACO-ს ინსტრუმენტები გამოიყენეს. ვინაიდან S2 სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო ბრუნვას რამდენიმე წელს ანდომებს, გადამწყვეტი მნიშვნელობა ჰქონდა სამი ათწლეულის განმავლობაში მისთვის თვალყურის დევნებას, რათა მისი მოძრაობის თავისებურებები გამოვლენილიყო.

კვლევაზე მომუშავე საერთაშორისო ჯგუფს ხელმძღვანელობდა ფრენკ აიზენჰაუერი MPE-დან საფრანგეთის, პორტუგალიის, გერმანიისა და ESO-ს წარმომადგენლებთან ერთად. გუნდი წარმოადგენს GRAVITY-ის კოლაბორაციას, რომლის სახელიც მათ მიერ განვითარებული VLT ინტერფერომეტრიდან მომდინარეობს. ეს უკანასკნელი აერთიანებს ოთხივე 8-მეტრიანი VLT ტელესკოპიდან წამოსულ სინათლეს ერთ სუპერ ტელესკოპში (130-მეტრიანი დიამეტრის მქონე ტელესკოპის რეზოლუციით).

ამავე ჯგუფის სახელია დაკავშირებული 2018 წელს შემჩნეულ ეფექტთან, რომელიც ასევე ზოგადი ფარდობითობით აიხსნება: მეცნიერებმა შეამჩნიეს, რომ ვარსკვლავისგან წამოსული სინათლის ტალღა უფრო გრძელია, როდესაც ვარსკვლავი Sagittarius A*-სთან ახლოსაა. „ჩვენი წინა შედეგი აჩვენებს, რომ ვარსკვლავის მიერ გამოსხივებული სინათლე ზოგადი ფარდობითობის კანონებს ემორჩილება. ახლა კი გამოვავლინეთ, რომ ვარსკვლავი თვითონაც ექცევა ზოგადი ფარდობითობის ეფექტების გავლენის ქვეშ.“ – ამბობს პაულო გარსია, პორტუგალიის ასტროფიზიკისა და გრავიტაციის ცენტრის მკვლევარი, GRAVITY პროექტის ერთ-ერთი წამყვანი მეცნიერი.

მკვლევართა გუნდს მიაჩნია, რომ ESO-ს უზარმაზარი ტელესკოპის მეშვეობით სუპერმასიურ შავ ხვრელის გარშემო უფრო ახლოს მბრუნავი მკრთალი ვარსკვლავების დანახვაც შესაძლებელია. „თუ გაგვიმართლებს, ისეთ ვარსკვლავებსაც დავაფიქსირებთ, რომლებიც იმდენად ახლოს არიან შავ ხვრელთან, ბრუნვას თავადაც გრძნობენ“- ამბობს ანდრეას ეკარტი კიოლნის უნივერსიტეტიდან, პროექტის კიდევ ერთი წამყვანი მეცნიერი. ეს ნიშნავს, რომ ასტრონომები შეძლებენ ორი სიდიდის გაზომვას – სპინისა და მასის, რაც ახასიათებს Sagittarius A*-ს და მის გარშემო სივრცე-დროს განსაზღვრავს. „ეს იქნება ფარდობითობის გამოცდის სრულიად სხვა დონე“ -აცხადებს ეკარტი.


Gravity collaboration. “Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole“. 14 აპრილი, 2020. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202037813


წყარო:https://phys.org/news/2020-04-eso-telescope-star-supermassive-black.html

ელენე მესხი

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

Back to top