De theorie van Newton komt er minder goed vanaf.
Onderzoekers hebben met ESO’s Very Large Telescope de ster S2 rakelings langs het zwarte gat in het midden van Melkweg zien scheren. Hiermee zijn voor het eerst de effecten op de beweging van een ster die door een extreem sterke zwaartekrachtsveld in onze Melkweg gaat, waargenomen.
Ster S2
Het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat ligt op 26.000 lichtjaar van de aarde vandaan in het hart van de Melkweg. Dit zwarte gat, dat vier miljoen keer zoveel massa heeft als de zon, is omringd door een kleine groep sterren die er met hoge snelheid omheen cirkelen. Dankzij nieuwe infraroodwaarnemingen met uiterst gevoelige instrumenten, konden astronomen nu een van deze sterren, S2, volgen terwijl hij het gat heel dicht naderde. Op het dichtstbijzijnde moment was de ster minder dan 20 miljard kilometer van het zwarte gat verwijderd en had hij een snelheid van meer dan 25 miljoen kilometer per uur.
Voorspellingen
Vervolgens namen de astronomen de resultaten hiervan onder de loep en vergeleken ze met de voorspellingen van de newtoniaanse zwaartekracht, de algemene relativiteitstheorie en andere zwaartekrachtstheorieën. En Einstein heeft het tot nu toe nog steeds bij het juiste eind; de resultaten blijken volledig in lijn met de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie. Echter druisen de resultaten in tegen de newtoniaanse voorspellingen.
Einsteins relativiteitstheorie
Einstein voorspelde dat licht uitgerekt wordt als het afkomstig is van een sterk zwaartekrachtveld, dit wordt ook wel roodverschuiving genoemd. Als de ster namelijk dicht bij het zwarte gat komt, zorgt diens zeer sterke zwaartekrachtveld ervoor dat de kleur van de ster enigszins naar het rood verschuift. En de verandering in golflengte van het licht van S2 laat dit duidelijk zien. Meer dan honderd jaar nadat Einstein zijn artikel publiceerde waarin hij de vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie uiteenzet, heeft Einstein nu opnieuw gelijk gekregen.
S2 doorloopt een zeer excentrische baan en nadert het zwarte gat eens in de 16 jaar tot op minder dan twintig miljard kilometer – ofwel 120 keer de afstand van de aarde naar de zon. Verwacht wordt dat op korte termijn een andere relativistisch effect waargenomen zal worden: een geringe draaiing van de baan van de ster, dat ook wel de Schwarzschild-precessie wordt genoemd. Dit zal optreden terwijl S2 van het zwarte gat weg beweegt.
De onderzoekers zijn zeer tevreden. “Dit is de tweede keer dat we de dichte passage van S2 langs het zwarte gat in ons galactische centrum hebben waargenomen. Maar dankzij verbeterde instrumentatie konden we de ster dit keer met ongekende resolutie waarnemen,” vertelt onderzoeker Reinhard Genzel. “We hebben ons de afgelopen jaren intensief voorbereid op deze gebeurtenis, omdat we deze unieke kans om algemeen-relativistische effecten te observeren optimaal wilden benutten.”
