Ahli astronomi telah lama mengetahui bahawa ada satu bintang yang mengorbit cukup dekat dengan lubang hitam di tengah galaksi kita. Ahli astronomi Andrea Ghez dari UCLA mengatakan bahawa kemampuan untuk menonton dua bintang ini dalam 'tango' jangka pendek di sekitar lubang hitam akan membantu saintis mengukur kesan kelengkungan ruang-waktu, dan mereka harus dapat menentukan sama ada Albert Einstein benar ramalannya tentang bagaimana lubang hitam dapat melengkapkan ruang dan masa.
"Saya sangat gembira apabila menemui dua bintang yang mengorbit lubang hitam galaksi kita yang jauh lebih kecil daripada masa hidup manusia," kata Ghez. "Tango bintang-bintang ini akan mengungkap geometri ruang dan masa yang sebenarnya di dekat lubang hitam untuk pertama kalinya. Pengukuran ini tidak dapat dilakukan dengan satu bintang sahaja. "
Terdapat hampir 3,000 bintang yang mengorbit agak dekat dengan lubang hitam, dan kebanyakannya mempunyai orbit 60 tahun atau lebih.
Bintang dekat yang dikenali sebelum ini, S0-2, mengorbit lubang hitam setiap 15.5 tahun. Dan sekarang, bintang yang baru dijumpai, yang disebut S0-102, mengorbit lubang hitam dalam 11.5 tahun terik, orbit terpendek yang diketahui dari mana-mana bintang berhampiran lubang hitam ini.
Pembinaan semula orbit dua bintang — S0-2 dan S0-102 — berhampiran lubang hitam di pusat Bima Sakti. (Orbit bintang lain juga digambarkan dengan garis yang lebih lemah.) Latar belakang adalah gambar inframerah resolusi tinggi sebenar di rantau ini. Kredit: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
Dengan cara yang sama bahawa planet mengorbit di sekitar matahari, S0-102 dan S0-2 masing-masing berada di orbit elips di sekitar lubang hitam pusat. Ghez mengatakan bahawa gerakan planet dalam sistem suria kita adalah ujian terakhir untuk teori graviti Newton 300 tahun yang lalu, dan sekarang gerakan S0-102 dan S0-2 akan menjadi ujian terakhir untuk teori relativiti umum Einstein, yang menggambarkan gravitasi sebagai akibat kelengkungan ruang dan masa.
"Perkara yang menarik apabila melihat bintang melalui orbitnya yang lengkap bukan sahaja anda dapat membuktikan bahawa ada lubang hitam tetapi anda mempunyai peluang pertama untuk menguji fizik asas menggunakan gerakan bintang-bintang ini," kata Ghez. "Menunjukkan bahawa ia bergerak dalam elips memberikan jisim lubang hitam supermasif, tetapi jika kita dapat meningkatkan ketepatan pengukuran, kita dapat melihat penyimpangan dari elips sempurna - yang merupakan tanda relativiti umum."
Ketika bintang-bintang menghampiri pendekatan mereka yang paling dekat, gerakan mereka akan dipengaruhi oleh kelengkungan masa-masa, dan cahaya yang bergerak dari bintang ke kita akan terdistorsi, kata Ghez.
S0-2, yang 15 kali lebih terang daripada S0-102, akan melalui pendekatan terdekatnya ke lubang hitam pada tahun 2018. S0-102 membuat pendekatan terdekatnya pada tahun 2021, jadi pasukan akan mengawasi bintang-bintang ini ketika mereka dekat, tetapi tidak cukup dekat untuk dihisap, kata Ghez.
Ghez dan rakan-rakannya telah memerhatikan S0-2 sejak tahun 1995. Pada tahun 2000, dia dan pasukannya melaporkan - untuk pertama kalinya - bahawa para astronom telah melihat bintang-bintang berputar di sekitar lubang hitam supermasif. Penyelidikan mereka menunjukkan bahawa tiga bintang telah meningkat lebih dari 250.000 mph setahun ketika mereka mengorbit lubang hitam. Kelajuan S0-102 dan S0-2 juga harus dipercepat lebih dari 250,000 mph pada pendekatan terdekat mereka, kata Ghez.
"Fakta bahawa kita dapat mencari bintang yang sangat dekat dengan lubang hitam sangat luar biasa," kata Ghez. "Sekarang ini adalah permainan bola baru, dari segi jenis eksperimen yang dapat kita lakukan untuk memahami bagaimana lubang hitam tumbuh dari masa ke masa, peranan lubang hitam supermasif dimainkan di tengah galaksi, dan apakah teori relativiti umum Einstein berlaku dekat lubang hitam, di mana teori ini tidak pernah diuji sebelumnya. Sangat menggembirakan untuk sekarang mempunyai kaedah untuk membuka tingkap ini. "
Penyelidikan dilakukan dengan menggunakan Teleskop Keck. Kertas kerja pasukan itu diterbitkan pada 5 Oktober dalam jurnal Science.
Sumber: UCLA
Kapsyen gambar utama: Teleskop Keck I dan Keck II tertumpu pada dua bintang yang mengorbit lubang hitam Bima Sakti. Kredit foto latar belakang: Dan Birchall / Teleskop Subaru di Mauna Kea, Hawaii. Overlay yang dibuat oleh Profesor Andrea Ghez dan pasukan penyelidiknya di UCLA dan berasal dari set data yang diperoleh dengan Teleskop W. M. Keck.
