Voor het eerst is er een aanwijzing gevonden dat de sterren de subtiele effecten die Einstein voorspelde in zijn algemene relativiteitstheorie, vertonen.

In het hart van de Melkweg bevindt zich een superzwaar zwart gat. Het zwarte gat heeft een massa die vier miljoen keer groter is dan de massa van de zon. Rond het zwarte gat cirkelt een klein groepje sterren. Het sterke zwaartekrachtsveld van het zwarte gat is een perfecte omgeving om de algemene relativiteitstheorie waar Einstein meer dan honderd jaar geleden met op de proppen kwam, te toetsen.

De Very Large Telescope

De onderzoekers bestudeerden de sterren rond het superzware zwarte gat met behulp van verschillende telescopen, waaronder ESO’s Very Large Telescope. Het onderzoek vereiste heel nauwkeurige bepalingen van de positie van de ster en daarbij kwam met name ESO’s VLT goed van pas. “In de loop van onze analyse realiseerden we ons dat om de relativistische effecten voor S2 te kunnen bepalen, je de volledige omloopbaan heel precies moet kennen,” vertelt onderzoeker Andreas Eckart.

Hoe dan?
De onderzoekers bestudeerden de banen van de sterren die rond het zwarte gat cirkelen en vergeleken die vervolgens met voorspellingen die op basis van onder meer de algemene relativiteitstheorie zijn gedaan. Zo stuitten ze op een kleine verandering in de beweging van één van de sterren – aangeduid als S2 – die overeenkomt met de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie. Die verandering – die maar klein is – is het gevolg van relativistische effecten.

Bijzonder onderzoek
Het onderzoek is bijzonder. Het is namelijk voor het eerst dat astronomen een meting van de sterkte van algemeen-relativistische effecten hebben verkregen voor sterren die om een superzwaar zwart gat draaien. En de onderzoekers willen daar duidelijk over zijn: dat is echt nog niet zo gemakkelijk. “Ik was verbaasd hoe goed we de methoden die we met gesimuleerde sterren hebben ontwikkeld konden toepassen op de nauwkeurige gegevens van de binnenste, snel bewegende sterren nabij het superzware zwarte gat,” vertelt onderzoeker Marzieh Parsa.

Een artistieke impressie van het effect van de algemene relativiteit op de omloopbaan van de ster S2 in het galactisch centrum. Je ziet dat de baan die de ster volgt ietsje afwijkt ten opzichte van de vorige omloop (15 jaar eerder). En dat is het gevolg van algemeen-relativistische effecten. Afbeelding: ESO / M. Parsa / L. Calçada.

Geruststellend
Onderzoeker Vladimir Karas noemt de resultaten “geruststellend”. “Het is heel geruststellend dat S2 relativistische effecten vertoont zoals die worden verwacht op basis van zijn nabijheid tot de extreme massaconcentratie in het centrum van de Melkweg. Dit opent nieuwe wegen voor theoretisch en experimenteel onderzoek in deze tak van wetenschap.”

Want wetenschappers zijn nog lang niet klaar met de sterren rond het superzware zwarte gat in het hart van onze Melkweg. Sterker nog: de spannendste waarnemingen moeten nog komen. Volgend jaar zal de ster S2 het zwarte gat zeer dicht naderen en onderzoekers gaan dat op de voet volgen en proberen om de omloopbaan nog nauwkeuriger dan op dit moment mogelijk is, te meten. En men verwacht dat de relativistische effecten dan nog duidelijker zichtbaar zullen zijn. Net als eventuele effecten die niet in het straatje van Einstein passen.