Astronomie ohne Teleskop – Galactic Gravity Lab

Manch eine alternative Gravitationstheorie wurde im Bad ausgedacht, während man auf einen Bus wartete – oder vielleicht bei einem oder zwei leichten Getränken. Heutzutage ist es möglich, Ihre eigene Haustiertheorie zu entlarven (oder auf andere Weise), indem Sie auf Papier vorhersagen, was mit einem Objekt geschehen soll, das ein Schwarzes Loch eng umkreist – und diese Vorhersagen dann gegen Beobachtungen von S2 und möglicherweise anderen Sternen testen, die unsere eng umkreisen Das zentrale supermassive Schwarze Loch der Galaxie – vermutlich an der Radioquelle Schütze A *.

S2, ein heller Stern der B-Spektralklasse, wurde seit 1995 genau beobachtet. Während dieser Zeit hat er über eine Umlaufbahn des Schwarzen Lochs abgeschlossen, da seine Umlaufzeit weniger als 16 Jahre beträgt. Es ist zu erwarten, dass die Orbitaldynamik von S2 von der von Kepler 3 vorhergesagten abweichtrd Gesetz und Newtons Gravitationsgesetz um einen Betrag, der drei Größenordnungen größer ist als der anomale Betrag, der in der Umlaufbahn von Merkur zu sehen ist. Sowohl im Fall von Merkur als auch im Fall von S2 werden diese scheinbar anomalen Effekte von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie als Ergebnis der Krümmung der Raumzeit vorhergesagt, die durch ein nahe gelegenes massives Objekt verursacht wird – die Sonne im Fall von Merkur und das Schwarze Loch im Fall von S2.

S2 bewegt sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 5.000 Kilometern pro Sekunde – das sind fast 2% der Lichtgeschwindigkeit. Es wird angenommen, dass es sich an der Periapsis (nächstgelegener Punkt) seiner Umlaufbahn innerhalb von 5 Milliarden Kilometern des Schwarzschild-Radius des supermassiven Schwarzen Lochs befindet und die Grenze darstellt, über die kein Licht mehr entweichen kann – und ein Punkt, den wir möglicherweise als lose betrachten die Oberfläche des Schwarzen Lochs. Der Schwarzschild-Radius des supermassiven Schwarzen Lochs entspricht ungefähr der Entfernung von der Sonne zur Umlaufbahn des Merkur – und bei der Periapsis ist S2 ungefähr genauso weit vom Schwarzen Loch entfernt wie Pluto von der Sonne.

Es wird geschätzt, dass das supermassereiche Schwarze Loch eine Masse von ungefähr vier Millionen Sonnenmassen hat, was bedeutet, dass es seit seiner Entstehung im frühen Universum auf mehreren Millionen Sternen gegessen hat – und dass S2 nur aufgrund seiner Erstaunlichkeit an der Existenz festhalten kann Umlaufgeschwindigkeit – die dafür sorgt, dass es nicht in das Schwarze Loch fällt, sondern in dieses fällt. Zum Vergleich: Pluto bleibt in der Umlaufbahn um die Sonne, indem er eine gemächliche Umlaufgeschwindigkeit von fast 5 Kilometern pro Sekunde beibehält.

Der detaillierte Datensatz der astrometrischen Position von S2 (Aufstieg und Abstieg nach rechts) ändert sich im Laufe der Zeit – und von dort aus bietet die an verschiedenen Punkten entlang seiner Umlaufbahn berechnete Radialgeschwindigkeit die Möglichkeit, theoretische Vorhersagen anhand von Beobachtungen zu testen.

Mit diesen Daten ist es beispielsweise möglich, verschiedene nicht-Kepler- und nicht-Newtonsche Merkmale der S2-Umlaufbahn zu verfolgen, darunter:

– die Auswirkungen der allgemeinen Relativitätstheorie (aus einem externen Bezugsrahmen heraus verlangsamen sich die Uhren und die Längen ziehen sich in stärkeren Schwerkraftfeldern zusammen). Dies sind Merkmale, die von der Umlaufbahn eines klassischen Schwarzschild-Schwarzen Lochs erwartet werden.
– das Quadrapol-Massenmoment (eine Möglichkeit, die Tatsache zu berücksichtigen, dass das Gravitationsfeld eines Himmelskörpers aufgrund seiner Rotation möglicherweise nicht ganz kugelförmig ist). Dies sind zusätzliche Merkmale, die von der Umlaufbahn eines Kerr-Schwarzen Lochs erwartet werden – d. H. Eines Schwarzen Lochs mit Spin; und
– Dunkle Materie (die konventionelle Physik schlägt vor, dass die Galaxie angesichts der Geschwindigkeit, mit der sie sich dreht, auseinander fliegen sollte – was zu dem Schluss führt, dass mehr Masse vorhanden ist, als das Auge vermuten lässt).

Aber hey, das ist nur eine Möglichkeit, die Daten zu interpretieren. Wenn Sie einige alternative Theorien ausprobieren möchten – wie zum Beispiel die Oceanic String Space Theory -, dann ist hier Ihre Chance.

Weiterführende Literatur: Iorio, L. (2010) Klassische und allgemeine relativistische Langzeiteffekte auf die Radialgeschwindigkeiten der Sterne, die Sgr A * umkreisen.

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