Είναι οι παγκόσμιες σταθερές, σταθερές και κοντά σε μαύρες τρύπες; Μελέτη-μέτρηση στην περιοχή του κέντρου του Γαλαξία μας

Οι νόμοι της φυσικής όπως τους γνωρίζουμε υποθέτουν ότι οι παγκόσμιες φυσικές σταθερές είναι ακριβώς αυτό – παγκόσμιες και σταθερές. Ακόμη πολλές εναλλακτικές στην γενική σχετικότητα υποστηρίζουν ότι αυτές οι «σταθερές» είναι χωροχρονικά εξαρτώμενες, με ορισμένες θεωρίες να προβλέπουν αλλαγές κάτω από ισχυρά βαρυτικά πεδία. Αναζητώντας σημάδια μεταβολής στην σταθερά λεπτής υφής (α), ο Aurelien Hees του SYRTE (Systèmes de Référence Temps-Espace) στο Observatoire de Paris-Université PSL και οι συνεργάτες του ανάλυσαν τα φάσματα πέντε άστρων που περιφέρονται κοντά στην κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) του Γαλαξία μας. Βρίσκοντας την αναμενόμενη τιμή, η μελέτη είναι η πρώτη που περιορίζει την α κοντά σε ένα τέτοιο αντικείμενο τόσο μεγάλης μάζας.

Η σταθερά α ορίζει πώς τα φορτισμένα σωματίδια αλληλεπιδρούν μέσω της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και προσδιορίζει τα ενεργειακά επίπεδα του ηλεκτρονίου στα άτομα. Όποιες μεταβολές στην τιμή της α θα πρέπει να φαίνονται ως μετατοπίσεις στη συχνότητα των ατομικών φασμάτων απορρόφησης. Για να προσπαθήσουν να εντοπίσουν αυτό το σημάδι, ο Hees και οι συνεργάτες του επέλεξαν γιγάντια άστρα των οποίων οι ατμόσφαιρες παρουσιάζουν γραμμές απορρόφησης από πολλαπλά είδη ατόμων. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι κάθε μια από αυτές τις γραμμές απορρόφησης θα πρέπει να επηρεάζεται διαφορετικά εάν η α μεταβάλλεται. Οι διαφορές αυτές θα έκαναν την υπογραφή των μεταβολών της α να διακρίνεται από άλλες μετατοπίσεις μη σχετικές σε τέτοιες μεταβολές, όπως εκείνες λόγω των κινήσεων των άστρων, που διαταράσσουν κάθε γραμμή απορρόφησης με τον ίδιο τρόπο.

Η ομάδα βρήκε ότι αν η τιμή της α μεταβάλλεται με την απόσταση των άστρων από την SMBH, είναι κατά λιγότερο από 1/10.000 της υφιστάμενης τιμής. Αυτός ο περιορισμός είναι μεγαλύτερος από ότι είχε επιτευχθεί κατά τις προηγούμενες μετρήσεις της α κοντά σε άστρα λευκούς νάνους, παρόλο που εκείνες οι αρχικές μελέτες διερεύνησαν ισχυρότερα βαρυτικά πεδία. Μελλοντικές παρατηρήσεις άστρων ακόμη πιο κοντά στην SMBH θα περιορίσει την α για ακόμη ισχυρότερα πεδία.

Για την έρευνα χρησιμοποιήθηκαν τα τηλεσκόπια Gemini, Keck και Subaru στη Hawaï.