Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben voor het eerst aangetoond dat een ster die in een baan om het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg draait precies zo beweegt als Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt.
Zijn baan is rozetvormig in plaats van elliptisch, zoals Newtons zwaartekrachttheorie suggereert.
Dit resultaat, waarnaar lang is gezocht, is te danken aan een reeks metingen van toenemende nauwkeurigheid die zich over een periode van bijna dertig jaar uitstrekt (Astronomy & Astrophysics). Einsteins algemene relativiteitstheorie stelt dat de omloopbaan van het ene object om het andere niet gesloten is, zoals voorspeld door de zwaartekrachttheorie van Newton, maar een voorwaartse precessiebeweging maakt.
Dit beroemde effect – voor het eerst waargenomen bij de baanbeweging van de planeet Mercurius om de zon – was het eerste bewijs dat de algemene relativiteitstheorie bevestigde.
Nu, honderd jaar later, is hetzelfde effect gedetecteerd bij de beweging van een ster die om de compacte radiobron Sagittarius A* – het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg – draait. Sagittarius A* en de verzameling sterren daaromheen vormen een uniek laboratorium op 26.000 lichtjaar afstand dat kan worden gebruikt voor het testen van de natuurkunde onder extreme zwaartekracht. Een van deze sterren, S2, scheert tot op een afstand van minder dan 20 miljard kilometer (120 keer de afstand zon-aarde) langs het superzware zwarte gat, en is daarmee een van de meest nabije sterren die ooit bij dit zwaargewicht zijn opgespoord.
Over elke omloop doet S2 zestien jaar en tijdens zijn dichtste nadering tot het zwarte gat verplaatst hij zich met bijna drie procent van de lichtsnelheid.
De omloopbaan van S2 vertoont precessie, wat betekent dat de locatie van het punt van dichtste nadering tot het superzware zwarte gat per omloop opschuift.
Hierdoor is elke volgende omloopbaan een stukje verdraaid ten opzichte van de vorige en ontstaat een rozetpatroon.
De algemene relativiteitstheorie doet een nauwkeurige voorspelling van die verdraaiing en de laatste metingen van dit onderzoek zijn daarmee volledig in overeenstemming.
Dit effect, dat bekendstaat als de Schwarzschild-precessie, is nooit eerder gemeten voor een ster die om een superzwaar zwart gat draait.
Het onderzoek is uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Frank Eisenhauer van het MPE, met medewerkers uit Frankrijk, Portugal, Duitsland en van ESO.
Dit zogeheten GRAVITY-team is genoemd naar het door hen ontwikkelde VLT-instrument – ESO’s nieuwste aanwinst – dat het licht van alle vier 8-meter telescopen van de VLT combineert tot een supertelescoop met een resolutie die gelijk is aan die van een telescoop met een middellijn van 130 meter. (EE) (Image Credit: ESO/L. Calçada)
