وللمرة الأولى على الإطلاق ، شاهد الباحثون سباقًا نجميًا خلف الثقب الأسود الهائل في قلب درب التبانة ، مؤكدين أن حركته أظهرت تأثيرات النسبية العامة ، كما تنبأ ألبرت أينشتاين.
تدور نجوم درب التبانة حول ثقب أسود ضخم يسمى القوس * ، وهو هادئ بشكل عام كما يتم عرضه من الأرض ، باستثناء تمزيق الجسم العرضي الذي يقترب من المغامرة. تبلغ كتلة الثقب الأسود 4 ملايين مرة كتلة الشمس ، وتعرض أقوى مجال جاذبية لمجرتنا ، مما يجعلها - ومجموعة صغيرة من النجوم تدور حولها بسرعة عالية - أرضية إثبات مثالية للتأثيرات المتطرفة التي تنبأت بها نظرية آينشتاين عن النسبية العامة.
طوال 26 عامًا ، كان الباحثون يراقبون مركز درب التبانة باستخدام أدوات من المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO). قال أوديلي شتراوب ، عالِم الفيزياء الفلكية في مرصد باريس والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة ، في مؤتمر صحفي لـ ESO في 26 يوليو / تموز: "مركز المجرة كان مختبرنا لاختبار الجاذبية" ، موضحا أن نظرية أينشتاين للنسبية (انفوجرافيك)
استخدم الفلكيون ملاحظات جديدة بالأشعة تحت الحمراء من أجهزة GRAVITY و SINFONI و NACO على تلسكوب ESO's Large Large في تشيلي لمتابعة نجم ، يُعرف باسم S2 ، وهو جزء من مجموعة من النجوم سريعة الحركة تدور حول الثقب الأسود الهائل ، الموجود على 26000 ضوء -سنوات من الأرض.
في مايو 2018 ، شهد هؤلاء الفلكيون تمرير S2 قريبًا جدًا من هذا الثقب الأسود. في ذلك الوقت ، كانت S2 تتحرك بسرعة كبيرة - 15.5 مليون ميل في الساعة (25 مليون كم / ساعة). من خلال مقارنة قياسات الموقع والسرعة التي اتخذتها GRAVITY و SINFONI والقياسات السابقة المأخوذة من S2 ، وجد الفريق أن الضوء الملتوي من النجم كان متسقًا مع التنبؤات استنادًا إلى وصف النسبية العامة لكيفية انثناء الجاذبية الزمكان.
وقال مسؤولو ESO في بيان إن قياسات S2 تظهر بوضوح تأثيرًا يعرف باسم الانزياح الأحمر.
"يخبرنا Redshift كيف تؤثر الجاذبية على الفوتونات أثناء انتقالها عبر الكون" ، أندريا ميا غيز ، عالمة الفلك والأستاذ في قسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس التي لم تشارك في هذا البحث, قال لموقع Space.com.
وبحسب البيان ، فإن مجال الجاذبية للثقب الأسود الفائق امتد إلى الضوء تاركًا S2 ، ويتماشى التغيير في الطول الموجي للضوء من S2 مع ما تنبأت به نظرية آينشتاين.
وقال الباحثون في المؤتمر الصحفي إن القياسات والنتائج الجديدة لا تتوافق مع ما يمكن أن تتوقعه نظرية الجاذبية الأبسط والنيوتونية. أظهر فرانك أيزنهاور ، كبير العلماء في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض والباحث الرئيسي لـ GRAVITY و SINFONI ، رسمًا بيانيًا حيويًا يسلط الضوء على هذا الاختلاف في مؤتمر ESO الصحفي - قراءة "آينشتاين 1: 0 نيوتن" - إثارة الهتافات من الجمهور.
وقال الباحثون في البيان إن هذه هي المرة الأولى التي يلاحظ فيها هذا الانحراف عن نظرية الجاذبية النيوتونية في نجم حول ثقب أسود فائق الكتلة ، على الرغم من أنها المرة الثانية التي لاحظوا فيها S2 حول الثقب الأسود. لقد تم تتبع النظام لأكثر من عقدين. في المرة الأخيرة التي مر بها ، قبل 16 عامًا ، لم تكن دقة القياسات جيدة بما يكفي لالتقاط تأثيرات النسبية.
كبشر على الأرض ، نسقط ، نسقط الأشياء ولا نطفو من كوكب الأرض إلى الفضاء ؛ من منظور يومي ، نحن نفهم الجاذبية بشكل جيد. ومع ذلك ، من بين قوانين الفيزياء المختلفة ، "إن الجاذبية هي الأقل اختبارًا ، على الرغم من أنها أفضل ما نفهمه من الوجود البشري ،" قال غيز. يساعد هذا البحث الجديد على ترسيخ فهمنا للجاذبية على نطاق أوسع.
وقال غيز "إن تصحيح هذا القانون مهم للغاية". وأضافت أنه حتى إذا لم يكن لديك الحق ، أو كنت تعمل مع فهم غير صحيح للجاذبية - حتى على نطاق صغير - فقد تكون هذه الأخطاء قد تراكمت على نطاق أوسع.
وقال الباحثون إن هذا العمل يظهر كيف تعمل الجاذبية بالقرب من ثقب أسود فائق الكتلة ، وبالتالي تحسين فهم العلماء للقوة وتأثيراتها. وقالت فرانسواز ديلبلانك ، رئيسة قسم هندسة النظم في ESO والمؤلف المشارك في الدراسة الجديدة ، في البيان: "هنا في النظام الشمسي ، يمكننا فقط اختبار قوانين الفيزياء الآن وفي ظل ظروف معينة". "لذا من المهم جدًا في علم الفلك أن تتأكد أيضًا من أن هذه القوانين لا تزال صالحة حيث تكون مجالات الجاذبية أقوى بكثير."
وقال الباحثون إن الفلكيين سيواصلون مراقبة ودراسة S2 ويأملون أن يظهروا قريبًا تأثير النسبية العامة على دوران صغير لمدار النجم أثناء انتقاله بعيدًا عن الثقب الأسود فائق الكتلة.
تم نشر نتائج البحث الجديد على الإنترنت اليوم (26 يوليو) في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.
