Banyak teori graviti alternatif telah diimpikan di dalam tab mandi, sementara menunggu bas - atau mungkin di atas minuman ringan atau dua. Hari-hari ini mungkin untuk menghilangkan (atau sebaliknya) teori haiwan kesayangan anda sendiri dengan meramalkan di atas kertas apa yang harus berlaku pada objek yang mengorbit lubang hitam - dan kemudian menguji ramalan tersebut terhadap pemerhatian S2 dan mungkin bintang lain yang mengorbit kita secara dekat lubang hitam supermasif pusat galaksi - dianggap terletak di sumber radio Sagittarius A *.
S2, bintang kelas spektrum B yang terang, telah diamati sejak tahun 1995 di mana ia telah menyelesaikan satu orbit lubang hitam, memandangkan tempoh orbitnya kurang dari 16 tahun. Dinamika orbital S2 dijangka berbeza dari apa yang akan diramalkan oleh Kepler's 3rd undang-undang dan undang-undang graviti Newton, dengan jumlah tiga orde magnitud lebih besar daripada jumlah anomali yang dilihat di orbit Mercury. Dalam kedua-dua kes Mercury dan S2, kesan-kesan ini nampaknya tidak normal diramalkan oleh teori relativiti umum Einstein, akibat kelengkungan masa-masa yang disebabkan oleh objek besar yang berdekatan - Matahari dalam kes Mercury dan lubang hitam dalam kes S2.
S2 bergerak dengan kelajuan orbit sekitar 5,000 kilometer sesaat - yang hampir 2% dari kelajuan cahaya. Pada periapsis (titik paling dekat) dari orbitnya, ia dianggap berada dalam jarak 5 miliar kilometer dari radius Schwarzschild dari lubang hitam supermasif, menjadi sempadan di mana cahaya tidak lagi dapat melarikan diri - dan titik yang mungkin kita anggap longgar sebagai permukaan lubang hitam. Radius Schwarzschild lubang hitam supermasif kira-kira jarak dari Matahari ke orbit Mercury - dan pada periapsis, S2 kira-kira jarak yang sama dari lubang hitam dengan Pluto dari Matahari.
Lubang hitam supermasif dianggarkan mempunyai jisim kira-kira empat juta jisim suria, yang bermaksud mungkin telah memakan beberapa juta bintang sejak terbentuknya di awal alam semesta - dan yang bermaksud bahawa S2 hanya dapat bertahan berdasarkan kehebatannya kelajuan orbit - yang menjadikannya jatuh di sekitar, bukannya jatuh ke dalam lubang hitam. Sebagai perbandingan, Pluto berada di orbit mengelilingi Matahari dengan mengekalkan kelajuan orbit santai hampir 5 kilometer sesaat.
Kumpulan data terperinci mengenai kedudukan astrometrik S2 (kenaikan dan deklinasi kanan) berubah dari masa ke masa - dan dari sana, halaju radialnya dikira pada titik yang berbeza di sepanjang orbitnya - memberi peluang untuk menguji ramalan teori terhadap pemerhatian.
Sebagai contoh, dengan data ini, mungkin untuk mengesan pelbagai ciri orbit S2 bukan Keplerian dan bukan Newton termasuk:
- kesan relativiti umum (dari kerangka rujukan luaran, jam perlahan dan panjang berkontrak di medan graviti yang lebih kuat). Ini adalah ciri yang diharapkan dari mengorbit lubang hitam Schwarzschild klasik;
- momen jisim kuadrapol (cara memperhitungkan fakta bahawa medan graviti badan cakerawala mungkin tidak terlalu bulat kerana putarannya). Ini adalah ciri tambahan yang diharapkan dari mengorbit lubang hitam Kerr - iaitu lubang hitam dengan putaran; dan
- jirim gelap (fizik konvensional menunjukkan bahawa galaksi harus terbang terpisah memandangkan kelajuan berputar - membawa kepada kesimpulan bahawa terdapat lebih banyak jisim daripada memenuhi mata).
Tapi hei, itu satu cara untuk mentafsirkan data. Sekiranya anda ingin menguji beberapa teori alternatif - seperti, katakan Oceanic String Space Theory - baiklah, inilah peluang anda.
Bacaan lanjut: Iorio, L. (2010) Kesan relativistik klasik dan umum jangka panjang pada halaju radial bintang-bintang yang mengorbit Sgr A *.
