نجم سريع ينقلب على مقربة شديدة من الثقب الأسود العملاق لمجرة درب التبانة

مدارات النجوم داخل الثانية القوسية المركزية لمجرتنا

مدارات النجوم داخل الثانية القوسية المركزية لمجرتنا. في الخلفية ، يتم عرض الجزء المركزي من صورة محدودة الانعراج تم التقاطها في عام 2012. تم إصدار الصورة في 4 أكتوبر 2012. (رصيد الصورة: Andrea Ghez وفريق البحث في UCLA / مجموعات البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوبات W.M Keck)

اكتشف علماء الفلك نجمًا يكسر سجلات السرعة أثناء دورانه حول الثقب الأسود المركزي لمجرة درب التبانة ، ويغطي 3100 ميل (5000 كيلومتر) في الثانية بينما يدور حول الثقب الأسود في أقل من اثني عشر عامًا.



يقدم هذا الاكتشاف للعلماء فرصة فريدة خلال العقد لاختبار نظرية النسبية لأينشتاين في بيئة قاسية.

النجمة تسمى S0-102. إنها واحدة من فئة 'نجوم S' المحيطة مركز مجرة ​​منزل الشمس في نوع من قذيفة كروية. تبلغ مدته المدارية 11.5 سنة ، ويمنح أو يستغرق 3 أشهر ونصف ، مما يجعله أقصر فترة تم العثور عليها في المنطقة. تم تعيين الرقم القياسي السابق بواسطة S0-2 ، والتي تبلغ مدتها 16 عامًا.

يعني وجود نجمتين قصيرتي المدة أن علماء الفلك يمكنهم النظر إلى مقدمة (التغيير في الاتجاه) لمداراتهم بمرور الوقت واستخدام هذه المعلومات لمعرفة مقدار انحناء الفضاء بفعل الجاذبية الهائلة لـ الثقب الأسود المركزي للمجرة التي تزن 4 ملايين ضعف كتلة الشمس.

تم إجراء مثل هذه الاختبارات من قبل. نظرت الدراسة الأكثر شهرة في حركة كوكب عطارد حول الشمس. لاحظ علماء الفلك في القرن التاسع عشر أن مدار عطارد كان يتقدم أكثر مما يمكن تفسيره في نظرية الجاذبية لنيوتن. في البداية اقترحوا وجود كوكب آخر داخل مدار عطارد ، ولكن في أوائل القرن العشرين كان أينشتاين قادرًا على استخدام نظريته النسبية للتنبؤ بالضبط بمقدار التسارع `` الإضافي '' الذي يجب أن يحدث نتيجة انحناء الفضاء بفعل جاذبية الشمس. ، مما يجبر الكوكب على مسار مختلف. [ الصور: ثقوب الكون السوداء ]

تم إجراء ملاحظات أخرى مماثلة لأزواج من الأجسام الكثيفة تسمى النجوم النيوترونية. ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه النجوم يمكن أن تصل إلى ثلاثة أضعاف كتلة الشمس ، فإنها لا تنحني في الزمكان أكثر بكثير مما يراه العلماء الملتفون في الجوار الشمسي.

وبالتالي ، فإن دراسة الزمكان حول الثقب الأسود العملاق لمجرة درب التبانة يجب أن تقدم اختبارًا غير مسبوق.

قال أندريا جيز ، أستاذ علم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، وأحد قادة فريق البحث الذي وجد S0-102: 'هذه هي نفس الفكرة في مساحة معلمة غير مستكشفة'. نحن نعلم أن النسبية تنهار على نطاق ضيق. نريد الاقتراب من أفق الحدث قدر الإمكان.

أفق الحدث حول الثقب الأسود هو نقطة اللاعودة - أقرب شيء يمكن أن يأتي دون الوقوع فيه.

يبدو أن النجوم S0-102 و S0-2 تقتربان إلى حد ما. مداراتها قريبة جدًا من الثقب الأسود المركزي بحيث يجب أن تكون تأثيرات انحناء الزمكان مرئية بوضوح. وسيسمح وجود هذين النجمين قصير المدى للمراقبين بقياس انحناء الزمكان المحلي بدقة أكبر بكثير من نجم واحد.

يساعد الثنائي أيضًا علماء الفلك على مراعاة حقيقة أن كتلة الجاذبية للثقب الأسود المركزي ليست نقطة مثالية ؛ هناك الكثير من الأشياء الأخرى ، مثل بقايا النجوم الميتة ، في المنطقة التي يمكن أن تحجب الملاحظات.

تلسكوبات دبليو إم كيك في ماونا كيا ، هاواي ، تراقب مركز المجرة. تُستخدم أشعة الليزر لإنشاء نجم صناعي على الأرض

تلسكوبات دبليو إم كيك في ماونا كيا ، هاواي ، تراقب مركز المجرة. تُستخدم أشعة الليزر لإنشاء نجم اصطناعي في الغلاف الجوي العلوي للأرض ، والذي يتم استخدامه بعد ذلك لقياس التأثيرات الضبابية للغلاف الجوي السفلي (التأثير الذي يجعل النجوم تتلألأ في سماء الليل). يتم تصحيح التشويش في الوقت الفعلي بمساعدة مرآة قابلة للتشوه. هذا هو ما يسمى بتقنية البصريات التكيفية. تم إصدار الصورة في 4 أكتوبر 2012.(رصيد الصورة: إيثان تويدي فوتوغرافي)

ومع ذلك ، فإن 'إغلاق' مصطلح نسبي. يبلغ قطر الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 4 ملايين كتلة شمسية حوالي 6.8 مليون ميل (11 مليون كيلومتر). أقرب مسافة تحصل عليها S0-102 هي 260 ضعف المسافة بين الأرض والشمس ، أو حوالي خمسة أضعاف المسافة بين الشمس وبلوتو في أبعد نقطة لها.

أحد الأشياء الفريدة حول S0-102 هو أن الفلكيين قد لاحظوا مداره من خلال دائرة كاملة واحدة. كان آخر اقتراب له (نقطة حرجة) من الثقب الأسود المركزي في عام 2009 ، ومن المفترض أن يصنع آخرًا في عام 2020. وفي الوقت نفسه ، سيصل S0-2 ، حامل الرقم القياسي الآخر ، إلى نقطة الانهيار في عام 2018 أو 2019. عندها سيكون ذلك ممكنًا لقياس مقدماتها المدارية.

اختبار آخر للنسبية هو انزياح جاذبية النجوم باللون الأحمر. يجب أن ينتقل الضوء القادم من نجم في منطقة زمكان منحنية للغاية عما قد يتوقعه المرء في الفضاء العادي. مع وجود نجمين يجب ملاحظتهما ، وكلاهما يصل إلى نقطة الانهيار في السنوات العشر القادمة ، يأمل الباحثون في الحصول على قياس دقيق.

تم العثور على S0-102 بواسطة مرصد كيك في هاواي. باستخدام البصريات التكيفية ، التي تصحح التشويش الناتج عن الغلاف الجوي للأرض ، قام التلسكوب بعمل ملاحظات في ضوء الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة الذي سمح باكتشاف S0-102 والنجوم القريبة الأخرى. ولكن لإجراء بعض القياسات لاختبار النسبية ، سيحتاج العلماء إلى جيل جديد من الأدوات ، بما في ذلك تلسكوب Thirty Meter الضخم قيد الإنشاء في هاواي.

قلة من العلماء يتوقعون أن تتغير قوانين النسبية كثيرًا من خلال الملاحظات الجديدة. قال مردخاي مارك ماك لو ، المنسق المسؤول في قسم الفيزياء الفلكية في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، إنه من غير المرجح أن يحدث ذلك. قال: 'لقد نجت النسبية في كل اختبار ألقينا بها عليها'. 'المثير هنا هو أنها طريقة لاختبار النسبية بطريقة لم يتم اختبارها من قبل.'

لا يتوقع غيز أيضًا أن يرى أينشتاين يواجه تحديًا. لكنها أشارت إلى أنه لم يمض وقت طويل على شك الفلكيين في قدرة النجوم على البقاء بالقرب من مركز المجرة. قالت: 'كل شيء علمنا أن نتوقع المفاجآت'.

نُشرت النتائج في ورقة بحثية نُشرت في عدد 5 أكتوبر من مجلة Science.

تابع موقع ProfoundSpace.org على Twitter تضمين التغريدة . نحن أيضا على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك & + Google .