أثبتت هذه التجربة صحة نظرية النسبية لأينشتاين
يقترب النجم المعروف باسم S0-2 من الثقب الأسود الهائل Sagittarius A * ، المُصوَّر في هذا الرسم التوضيحي على أنه ثقب بلا قاع في نسيج الزمكان.
في عام 2019 ، أتاحت مراقبة الثقب الأسود الهائل الموجود في وسط مجرتنا اختبار نظرية النسبية العامة التي نُشرت عام 1915 مرة أخرى.
ماذا يحدث عندما يمر نجم بالقرب من ثقب أسود فائق الكتلة؟ إنه يوفر لعلماء الفلك الفرصة لاختبار نظريات أينشتاين.
من خلال مراقبة سلوك نجم يدور حول الثقب الأسود في مركز مجرتنا ، أكد العلماء أن مجال الجاذبية المكثف لهذا الجسم الكوني الغامض له تأثير على ضوء النجوم ، مما يؤخر بشكل كبير سفر زواره إلى الفضاء. هذه الملاحظة هي أفضل طريقة لاختبار تنبؤ رئيسي من نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، والتي تشير إلى أن الضوء يفقد الطاقة عندما يكافح للتحرك عبر مجال جاذبية شديد.
"هذا النوع من التجارب يسمح لك باختبار مباشرة كيفية عمل الجاذبية حول ثقب أسود هائل" ، كما تقول أندريا جيز ، عالمة الفلك في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، والتي نشر فريقها النتائج في مجلة العلوم . "الجاذبية مهمة للغاية ، سواء لفهمنا للكون أو لحياتنا اليومية. »
يأمل علماء الفلك أن يجدوا يومًا ما دليلًا على أن النسبية العامة لا تعمل في بيئات الجاذبية الشديدة ، لأن هذا من شأنه أن يمهد الطريق لأنواع جديدة من الفيزياء التي يمكن أن تحل بعض الألغاز الكبيرة في فهمنا للكون.
لكن في الوقت الحالي ، يبدو أن أينشتاين كان على حق مرة أخرى وأن نظريات الجاذبية الأخرى ، بما في ذلك تلك التي طورها إسحاق نيوتن ، مستبعدة.
مجموعة ضخمة من البيانات
كما وصف أينشتاين في نظريته عن النسبية العامة ، فإن ما نعتبره الجاذبية هو نتيجة ثني كتلة الجسم نسيج الزمكان. تنص النظرية أيضًا على أن الجاذبية تؤثر على كل شيء ، بما في ذلك الضوء ، وأن الأجسام الضخمة جدًا تشوه أي ضوء يتحرك حولها. لوحظ هذا التأثير بشكل ملحوظ خلال كسوف الشمس في عام 1919 مما جعل النسبية العامة ركيزة من أركان العلم.
هذا هو السبب في أن علماء الفلك متحمسون جدًا لوجود مجموعة من النجوم تدور حول الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا ، وحش كتلته تعادل أربعة ملايين شمس يُدعى Sagittarius A * ، أو SgrA. *. تقع على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من الأرض ، مخفية خلف ستارة من الغاز والغبار.
يُطلق على النجم المعني اسم S0-2 ويدور حول الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة ، ليكمل مدارًا بيضاوي الشكل في 16 عامًا فقط. عندما يصل النجم في مساره إلى أقرب نقطة له إلى Sgr A * ، تتحرك النجوم عبر الفضاء بسرعة حوالي 25 مليون كيلومتر في الساعة ، أو ما يقرب من 3٪ من سرعة الضوء.
نظرًا لأن مداره بيضاوي الشكل ، يتأرجح S0-2 بين مسافة أكثر أو أقل وضوحًا من الثقب الأسود Sgr A *. أراد Ghez وزملاؤه التحقيق في النقطة التي كان عندها S0-2 الأقرب إلى Sagittarius A * ، آخر مرة تمت ملاحظتها في مايو من العام الماضي. لذلك ، بين مارس وسبتمبر 2018 ، أجرى الفريق قياسات دقيقة للنجوم التي تتحرك عبر الفضاء باستخدام سلسلة من التلسكوبات في تشيلي وفي الجزء العلوي من بركان ماونا كيا في هاواي.
يقول غيز: "أنت حقًا بحاجة إلى معرفة شكل المدار بشكل لا لبس فيه". "إنه عندما يكون أقرب إلى الثقب الأسود ، يختبر النجم أقوى مجال جاذبية ، ويمكنك اختبار نظرية أينشتاين للنسبية العامة. »
أضاف العلماء هذه البيانات الجديدة إلى ثروة من الملاحظات التي تم جمعها منذ عام 1995 ؛ مجتمعة ، سمحت لهم هذه المعلومات بحساب مدار S0-2 بأكمله في ثلاثة أبعاد.
تمزق غيظا
لاختبار نظرية النسبية العامة ، قام الفريق بدمج قياسات موقع العنقود النجمي في الفضاء مع ملاحظات حركته على طول خط رؤية الأرض لقياس تأثير يسمى تأخر الجاذبية الحمراء ، أو انزياح أينشتاين.
المصدر: مواقع ألكترونية