Траектории ярких звезд и теней вблизи сверхмассивных черных дыр

Запись научного семинара ОИЯИ от “Траектории ярких звезд и теней вблизи сверхмассивных черных дыр как проверка теорий гравитации“. Докладчик: Александр Захаров (Курчатовский институт, ЛТФ ОИЯИ). Смотреть можно с 0:03:12 Аннотация: Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах многих галактик. Хотя такая модель галактических ядер является наиболее естественной, она нуждается в наблюдательной проверке. Наблюдения ярких звезд в окрестностях Галактического Центра с помощью телескопов Keck и VLT (GRAVITY) подтверждают эту гипотезу, поскольку в первом приближении звезды движутся по эллиптическим траекториям. Кроме того, красное смещение спектральных линий звезды S2, которую наблюдали в мае 2018 года коллаборации Keck и GRAVITY, соответствует предсказаниям общей теории относительности (ОТО). В 2020 году коллаборация GRAVITY обнаружила смещение перицентра орбиты звезды S2 (впервые этот эффект был объяснен в 1915 году А. Эйнштейном для известной аномалии Меркурия). Наблюдения орбит ярких звезд позволили получить ограничения на параметры альтернативных теорий гравитации на величину массы гравитона, и это ограничение сравнимо с ограничениями на массу гравитона, полученными из наблюдений гравитационных волн коллаборацией LIGO–Virgo. Около 50 лет назад J. Bardeen рассмотрел мысленный эксперимент для черной дыры Керра и тем самым ввел понятие тени черной дыры. Около 20 лет назад мы показали, что тень в Центре Галактики можно рассматривать как важный тест ОТО и свидетельство наличия сверхмассивной черной дыры. Благодаря гигантскому прогрессу наблюдательных возможностей и анализу больших данных коллаборация Event Horizon Telescope восстановила размер и форму тени для центра галактики M87 и Галактического Центра, используя данные радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами этих объектов в апреле 2017 г. Из ограничений на размер теней в M87* и Sgr A* получены ограничения на заряды черных дыр в этих объектах.