Астрономы увидели прецессию орбиты звезды вблизи черной дыры
Астрономы из коллаборации GRAVITY смогли впервые напрямую обнаружить прецессию орбиты звезды вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Это открытие является новым важным подтверждением применимости Общей теории относительности, сообщается на сайте Европейской южной обсерватории.
Общая теория относительности Эйнштейна является одной из важнейших теорий гравитации и подтверждается множеством различных экспериментов. Уже обнаружено отклонения света звезд вблизи Солнца и гравитационное линзирование на примере далеких галактик, открыто замедление времени при движении в гравитационном поле и несколько раз удалось зарегистрировать гравитационные волны.
В 2002 году результаты наблюдений за группой быстро движущихся звезд, известной как S-скопление, позволили подтвердить существование в центре Млечного Пути сверхмассивной черной дыры, которая связана с компактным радиоисточником Стрелец А*. Небольшое расстояние до черной дыры и высокие скорости некоторых звезд скопления делают их удобной природной площадкой для проверки явлений, предсказанных Общей теорией относительности. Среди них можно выделить яркую молодую звезду S2 (или S0-2) спектрального класса В, которая совершает полный оборот вокруг черной дыры за 16 лет и приближается к ней на 17 световых часов, что в 4 раза больше, чем расстояние от Солнца до Нептуна.
Наблюдения за этой звездой ведутся уже несколько десятков лет. Еще в 2017 году была показана возможность экспериментальной регистрации релятивистских эффектов у звезды S2, причем выяснилось, что свойства самой звезды не влияют на наблюдения. В мае 2018 года звезда S2 приблизилась к черной дыре на расстояние менее 20 миллиардов километров, что позволило астрономам из коллаборации GRAVITY впервые подтвердить предсказываемые теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле, а также наложить ограничения на нарушаемость принципа локальной пространственной инвариантности.
Теперь же группа астрономов под руководством Фрэнка Эйзенхауэра (Frank Eisenhauer) сообщила о новом важном открытии, которое сделано на основе анализа данных за 27 лет наблюдений звезды S2 при помощи приемников GRAVITY, SINFONI и NACO, установленных на телескопе VLT в Чили. Ученые впервые зарегистрировали у звезды прецессию Шварцшильда — релятивистский эффект, заключающийся в том, что орбита объекта (в данном случае звезды S2), движущегося в поле тяготения другого объекта (черной дыры), не замкнута (как в случае Ньютоновской теории), а прецессирует в плоскости орбиты в направлении движения. Подобное явление, известное как аномальный сдвиг перигелия Меркурия, стало в свое время одним из первых серьезных доказательств теории относительности. Данные наблюдений GRAVITY полностью согласуются с теоретическими предсказаниями на уровне статистической значимости в 5-6 сигма.
Ожидается, что после ввода в строй телескопа ELT астрономы получат возможность найти более тусклые и близкие к черной дыре звезды, что позволит узнать с высокой точностью ее массу и спин.
Ранее мы рассказывали о том, как выглядят окрестности сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути и каким образом этот загадочный объект помог родиться новым звездам.
Александр Войтюк
Это первый известный гидрид металлов в атмосферах экзопланет
Астрономы при помощи наземных телескопов достоверно обнаружили гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера WASP-31b. Это первый случай подтвержденного открытия гидрида металлов в атмосферах экзопланет. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters. Линии гидридов и оксидов металлов используются астрофизиками при спектроскопических исследованиях атмосфер очень холодных звезд и коричневых карликов для их классификации и определения некоторых свойств — например, металличности или наличия облаков. Горячие экзогиганты могут обладать температурой, сравнимой с температурой коричневых карликов (а порой и звезд), поэтому в них тоже можно найти оксиды и гидриды металлов, которые влияют на свойства их атмосфер, например, вызывают температурную инверсию. Неоднократные поиски на горячих и теплых экзопланетах гидридов железа и хрома уже давали интересные кандидатуры, однако эти результаты основаны на спектроскопии низкого разрешения, что затрудняет достоверную идентификацию различных соединений и не позволяет сделать однозначных выводов. Группа астрономов во главе с Лаурой Флэгг (Laura Flagg) из Корнеллского университета сообщила об однозначном обнаружении гидрида хрома (CrH) в атмосфере горячего юпитера WASP-31b. Для этого ученые проанализировали данные спектроскопических наблюдений высокого разрешения, проведенных при помощи спектрографов GRACES и UVES, установленных на наземных телескопах «Джемини-Север» и VLT. Наблюдения велись в 2017 и 2022 году, во время транзитов планеты по диску звезды. Масса WASP-31b оценивается в 0,478 массы Юпитера, а радиус — в 1,549 радиуса Юпитера, она совершает один оборот вокруг своей звезды спектрального класса F5 за 3,4 дня и обладает равновесной температурой 1481 кельвин, а также очень низкой плотностью. Ранее в атмосфере экзопланеты уже был обнаружен гидрид хрома, однако тогда данные казались не до конца убедительными — статистическая значимость открытия составила 3,3 сигма. В текущем исследовании статистическая значимость обнаружения гидрида хрома составляет 5,6 сигма, что делает WASP-31b первой экзопланетой с подтвержденным наличием гидрида металла. Авторы отмечают, что текущие возможности наземной спектроскопии высокого разрешения для поисков гидридов и оксидов металлов на других экзопланетах ограничены и для новых открытий стоит использовать космические телескопы, такие как «Джеймс Уэбб», а также будущие крупные наземные телескопы следующего поколения. Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые отыскали барий, самарий и тербий в атмосферах ультрагорячих юпитеров — это самые тяжелые найденные на сегодня элементы в атмосферах экзопланет.