Al centro della nostra galassia, circa 26, 000 anni luce dalla Terra, si trova il buco nero supermassiccio (SMBH) noto come Sagittarius A*. Misurando 44 milioni di km di diametro, questo oggetto è circa 4 milioni di volte più massiccio del nostro Sole ed esercita una tremenda attrazione gravitazionale. Poiché gli astronomi non possono rilevare direttamente i buchi neri, la sua esistenza è stata determinata in gran parte dall'effetto che ha sul piccolo gruppo di stelle che lo orbitano.

Nel rispetto, gli scienziati hanno scoperto che osservare Sagittarius A* è un modo efficace per testare la fisica della gravità. Ad esempio, nel corso dell'osservazione di queste stelle, un team di astronomi tedeschi e cechi ha notato sottili effetti causati dalla gravità del buco nero. Così facendo, sono stati in grado di confermare ancora una volta alcune delle previsioni fatte dalla famosa Teoria della Relatività Generale di Einstein.

Il loro studio, intitolato "Indagare il moto relativistico delle stelle vicino al buco nero supermassiccio nel centro galattico", è stato recentemente pubblicato su Giornale Astrofisico . Come è indicato nel corso di esso, il team ha applicato nuove tecniche di analisi alle osservazioni esistenti effettuate dal Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale (ESO) e da altri telescopi nel corso degli ultimi 20 anni.

Da questa, hanno misurato le orbite delle stelle che orbitano attorno a Sagittarius A* per testare le previsioni fatte dalla fisica newtoniana classica (cioè la gravitazione universale), così come le previsioni basate sulla relatività generale. Quello che hanno scoperto è che una delle stelle (S2) ha mostrato deviazioni nella sua orbita che sono state sfidate alla prima, ma erano coerenti con quest'ultimo.

questa stella, che ha 15 volte la massa del nostro Sole, segue un'orbita ellittica attorno allo SMBH, completando una singola orbita in circa 15,6 anni. Al suo più vicino, arriva entro 17 ore luce dal buco nero, che è l'equivalente di 120 volte la distanza tra il Sole e la Terra (120 AU). Essenzialmente, il team di ricerca ha notato che S2 aveva l'orbita più ellittica di qualsiasi stella in orbita attorno al buco nero supermassiccio.

Hanno anche notato un leggero cambiamento nella sua orbita:una piccola percentuale nella forma e circa un sesto di grado nell'orientamento. Questo potrebbe essere spiegato solo come dovuto agli effetti relativistici causati dalla gravità intensa di Sagittarius A*, che provocano una precessione nella sua orbita. Ciò che questo significa è, l'anello ellittico dell'orbita di S2 ruota intorno allo SMBH nel tempo, con il suo punto di perielio rivolto in direzioni diverse.

Abbastanza interessante, questo è simile all'effetto che è stato osservato nell'orbita di Mercurio – alias. la "precessione del perielio di Mercurio" - durante la fine del XIX secolo. Questa osservazione ha sfidato la meccanica newtoniana classica e ha portato gli scienziati a concludere che la teoria della gravità di Newton era incompleta. È anche ciò che ha spinto Einstein a sviluppare la sua teoria della Relatività Generale, che offriva una spiegazione soddisfacente del problema.

Qualora i risultati del loro studio fossero confermati, questa sarà la prima volta che gli effetti della relatività generale saranno calcolati con precisione utilizzando le stelle che orbitano attorno a un buco nero supermassiccio. Marzieh Parsa - studentessa di dottorato presso l'Università di Colonia, La Germania e l'autore principale del documento, era comprensibilmente entusiasta di questi risultati. Come ha dichiarato in un comunicato stampa dell'ESO:

"Il centro galattico è davvero il miglior laboratorio per studiare il moto delle stelle in un ambiente relativistico. Sono rimasto stupito di quanto potessimo applicare i metodi che abbiamo sviluppato con le stelle simulate ai dati ad alta precisione per le stelle più interne ad alta velocità vicine a il buco nero supermassiccio".

Questo studio è stato reso possibile grazie all'elevata precisione degli strumenti del VLT; in particolare, l'ottica adattiva sulla camera NACO e lo spettrometro nel vicino infrarosso SINFONI. Questi strumenti erano fondamentali per tracciare l'avvicinamento ravvicinato della stella e la ritirata dal buco nero, che ha permesso al team di determinare con precisione la forma della sua orbita e quindi determinare gli effetti relativistici sulla stella.

Oltre alle informazioni più precise sull'orbita di S2, l'analisi del team ha anche fornito nuove e più accurate stime della massa del Sagittario A*, così come la sua distanza dalla Terra. Questo potrebbe aprire nuove strade di ricerca per questo e altri buchi neri supermassicci, così come ulteriori esperimenti che potrebbero aiutare gli scienziati a saperne di più sulla fisica della gravità.

I risultati hanno fornito anche un'anteprima delle misurazioni e dei test che si svolgeranno il prossimo anno. Nel 2018, la stella S2 si avvicinerà molto al Sagittario A*. Scienziati di tutto il mondo sfrutteranno questa opportunità per testare lo strumento GRAVITY, uno strumento di seconda generazione che è stato recentemente installato sul Very Large Telescope Interferometer (VLTI).

Sviluppato da un consorzio internazionale guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, questo strumento conduce osservazioni del Centro Galattico dal 2016. Nel 2018, servirà a misurare l'orbita di S2 con una precisione ancora maggiore, che dovrebbe essere il più rivelatore. A quest'ora, gli astrofisici cercheranno di effettuare misurazioni aggiuntive degli effetti relativistici generali dell'SMBH.

Oltre a questo, sperano anche di rilevare ulteriori deviazioni nell'orbita della stella che potrebbero suggerire l'esistenza di una nuova fisica! Con gli strumenti giusti addestrati nel posto giusto, e al momento giusto, gli scienziati potrebbero scoprire che anche le teorie sulla gravità di Einstein non erano del tutto complete. Ma nel frattempo, sembra che il defunto e grande fisico teorico avesse di nuovo ragione.