「アインシュタインは正しい、少なくとも今のところは」と、共同研究者のGhez氏は述べた。 “私たちは、ニュートンの重力法則を絶対に除外することができます。 私たちの観測は、アインシュタインの一般相対性理論と一致しています。 しかし、彼の理論は間違いなく脆弱性を見せています。 5565>
アインシュタインの1915年の一般相対性理論では、私たちが重力と感じるものは、空間と時間の湾曲から生じるとされています。 この科学者は、太陽や地球などの物体がこの幾何学的な形状を変化させることを提案した。 アインシュタインの理論は、重力の働きを最もよく表している。UCLAが率いる天文学者チームは、超巨大ブラックホールの近くでこの現象を直接測定しており、ゲズ氏はこの研究を「極限天体物理学」と表現している。「
重力を含む物理法則は、宇宙のどこでも有効であるべきだと、ゲズ氏は述べました。彼女の研究チームは、S0-2と呼ばれる星が天の川の中心にある超巨大ブラックホールを3次元で完全に周回するのを見た、世界で2つだけのグループの1つだとも付け加えました。
研究者たちは、この研究が、超巨大ブラックホールとアインシュタインの一般相対性理論について行われた、最も詳細な研究であると述べています。 スペクトルとは、星が出す「光の虹」のようなもので、光の強さを表し、その光がどの星から来たかについての重要な情報を与えてくれます。 また、スペクトルは星の組成も示している。 これらのデータは、ゲズと彼女のチームが過去24年間に行った測定と組み合わされました。
スペクトル–同僚のジェームズ・ラーキン率いるチームがUCLAで作った分光器を使ってハワイのW.M. Keck天文台で集めたものですが、3次元の情報をもたらし、これまで達成できなかったレベルの精度で星の動きを明らかにするものです。 (ケック天文台で撮影された星の画像は、他の2つの次元を提供しています)。 Larkin氏の装置は、雨粒が太陽からの光を分散させて虹を作るのと同じように、星からの光を取り込んで分散させるのだとGhez氏は言います。 「と、ローレン・B・リヒトマン＆アーサー・E・レビーン宇宙物理学講座の講師であるゲーズ氏は語った。 私たちは、超巨大ブラックホールの近くで重力がどのように振る舞うのか、アインシュタインの理論がすべてを物語っているのかどうかを問いかけました。 星が完全に軌道を回るのを見ることは、これらの星の運動を使って基礎物理学を検証する最初の機会を提供します」
ゲズ氏の研究チームは、超巨大ブラックホールの近くで空間と時間が混ざり合っているのを見ることができたのです。 「
「このような基本的な重要性を持つ測定を行うには、最先端の技術によって可能になった、何年もの忍耐強い観測が必要でした」と、全米科学財団の天文科学部門のディレクターであるリチャード・グリーン氏は述べました。 20年以上にわたって、この部門は、研究チームの発見に不可欠ないくつかの技術要素とともに、ゲズ氏を支援してきました。 “彼らの厳密な努力によって、Ghez と彼女の共同研究者は、強い重力に関するアインシュタインのアイデアの重要性の高い検証を生み出しました。”
ケック天文台長の Hilton Lewis は Ghez を “最も情熱的で粘り強いケック ユーザーのひとり” と呼びました。 「彼女の最新の画期的な研究は、天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールの謎を解き明かそうとする、過去20年にわたる揺るぎない取り組みの集大成です」
研究者は、S0-2から地球へと移動する光子（光の粒子）を調べました。 S0-2はブラックホールの周りを、最接近時には時速1600万マイル以上という猛スピードで移動しています。 アインシュタインは、このブラックホールに近い領域では、光子が余計な仕事をしなければならないことを報告していた。 星から離れるときの波長は、星の速さだけでなく、ブラックホールの強力な重力場から逃れるためにどれだけのエネルギーを消費したかに依存する。 5565>
Ghez は昨年の夏にデータの一部を発表する機会を得ましたが、彼女のチームが最初にデータを徹底的に分析できるように、発表しないことを選びました。 “重力の仕組み “を学んでいるところです。 重力は4つの基本的な力のうちの1つですが、私たちが最も実験していない力なのです」と彼女は言います。 「という問いかけをしたことがない地域がたくさんあるのです。 また、小さなミスが積み重なって重大なミスになることも多々あります。 そのうちの何百もの星が、天文学者が予想していなかった領域にあり、若い星であると言います。
S0-2からの光子が地球に到達するまでには、2万6000年かかります。 「と、UCLAの銀河系センターグループの責任者であるゲズ氏は述べました。 「これは、ゲズ氏の研究チームが超巨大ブラックホール近傍の星に対して行う一般相対性理論の多くのテストのうちの最初のものです。 その中でも、S0-102は最も軌道が短く、ブラックホールの周りを11年半で一周する星で、彼女が最も興味をもっている星です。 5565>
Ghez氏のチームは、ハワイの休火山マウナケア火山の頂上にあり、世界最大かつ最高の光学および赤外線望遠鏡を収容するケック天文台を使って、2018年の重要な期間に約4夜ごとに測定を行った。 また、同じくハワイにあるジェミニ天文台とすばる望遠鏡の光学赤外線望遠鏡でも測定が行われています。 5565>
ブラックホールは密度が高く、光さえもその重力から逃れることはできません。 (直接見ることはできませんが、近くの星に与える影響は目に見え、サインとなります。)
ブラックホールは密度が高く、その重力から逃れることはできません。 ブラックホールの「事象の地平線」を越えてしまったものは、もう逃げられないのです。 しかし、S0-2星は最接近しても事象の地平線からかなり離れているため、その光子は引き込まれない。)
Ghez氏の共著者には、サイエンス論文の主執筆者でUCLAの研究科学者でありUCLA Galactic Center Groupの副ディレクターであるTuan Do氏、元UCLAの博士研究員で現在はパリ天文台の研究者であるAurelien Hees氏、UCLAの物理・天文学のMark Morris教授、UCLAの物理・天文学名誉教授Eric Becklin氏、UCLAの物理・天文学のSmadar Naoz助教授がいます。 UCLAの元大学院生で現在カリフォルニア大学バークレー校の天文学助教授であるJessica Lu、UCLAの大学院生Devin Chu、UCLAのプロジェクト科学者Greg Martinez、UCLAの研究者Shoko Sakai、日本の宮城教育大学の准教授Shogo Nishiyama、スペインのアンダルシア天文研究所の研究者Rainer Schoedelが参加しています。
全米科学財団は、過去25年間、ゲズ氏の研究に資金を提供してきました。 最近では、W.M.ケック財団、ゴードン＆ベティ・ムーア財団、ハイジング・サイモンズ財団からも、彼女の研究は支援されている
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