Звёздный танец проверил симметрию гравитации экспресс

Оригинал: "Probing a Lorentz-violating parameter from orbital precession of the S2 star around the galactic centre supermassive black hole"
· Qi Qi, Yu Sang, Xiao-Mei Kuang
arXiv:2601.06491 · 2026-01-10 · CC BY 4.0 · 1 мин
Движение звезды рядом с чёрной дырой в центре Млечного Пути не выявило нарушения симметрии пространства-времени.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Звезда S2 делает оборот вокруг чёрной дыры в центре Млечного Пути за 16 лет, разгоняясь до 7650 километров в секунду. Её орбита — вытянутый эллипс, и в ближайшей точке звезда подходит к чёрной дыре на расстояние, в 120 раз превышающее путь от Земли до Солнца. Астрономы следили за этим танцем два десятилетия, фиксируя положение звезды с точностью, достаточной, чтобы заметить отклонения в несколько десятков километров.

Эти измерения работают как очень строгий экзамен для гравитации. Обычная теория относительности предсказывает, что пространство и время одинаковы во всех направлениях — как ровное поле без скрытых тропинок. Но некоторые расширения теории допускают, что в сильном поле чёрной дыры эта ровность нарушается: появляется выделенное направление, словно невидимая борозда, которая слегка меняет орбиту звезды. Учёные искали такую борозду, анализируя данные о S2 с помощью сложного статистического метода, похожего на перебор тысяч возможных сценариев движения.

Новые ограничения оказались в сотни раз строже, чем те, что дали снимки тени чёрной дыры телескопом Event Horizon. Орбита звезды — более чувствительный инструмент, чем изображение.

Результат: борозды не нашли. Возможное искажение, если оно есть, меньше одной десятитысячной доли от характерной величины гравитационного поля чёрной дыры. Пространство-время вблизи чёрной дыры остаётся ровным, как хорошо натянутый холст, и звезда продолжает свой предсказуемый танец.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2601.06491

Testing Lorentz symmetry in strong gravitational fields provides a promising probe of extensions to general relativity. The supermassive black hole Sgr~A* and the orbit of the S-stars offer a laboratory for such tests in a regime beyond weak field limit. We analyze the S2 orbital data focusing on the Schwarzschild-like black hole within bumblebee gravity, where deviations from general relativity are encoded in a single Lorentz-violating parameter $$\ell$$. Using a full 14-dimensional Markov Chain Monte Carlo analysis under uniform and Gaussian priors, we obtain $$\ell = {-8.01 \times 10^{-5}}^{+2.77 \times 10^{-4}}_{-2.09 \times 10^{-4}} $$ and $$\ell = {1.00 \times 10^{-5}}^{+2.90 \times 10^{-4}}_{-2.91 \times 10^{-4}} $$ at $$1\sigma$$ confidence level, respectively. These constraints are about three orders of magnitude tighter than those from Event Horizon Telescope imaging of Sgr~A*.

Звезда S2 в ближайшей к чёрной дыре точке движется со скоростью около 2,5% от скорости света — это примерно 27 миллионов километров в час.

В романе «Задача трёх тел» цивилизация использует искривление пространства для путешествий, но наша Вселенная, судя по S2, не позволяет таких фокусов.

Учёные
Jacob BekensteinStephen HawkingFritz ZwickyBernhard RiemannJoseph WeberKarl Schwarzschild
Понятия
метрика Шварцшильда центральная чёрная дыра Млечного Пути радиус Шварцшильда спиновый параметр м87 сингулярность чёрной дыры лоренц-фактор нарушение лоренц-инвариантности метрика Керра эксцентриситет орбиты галактический центр теорема Биркгофа сверхмассивная чёрная дыра скалярные возмущения гравитационная теория