اختبار نجمي لنظرية أينشتاين

يجب على نجمة في وسط درب التبانة اختبار الانزياح نحو الأحمر الجاذبية

في غضون أسابيع قليلة ، يقترب النجم S0-2 من الثقب الأسود - غير المرئي - في مركز درب التبانة - وسيظهر بعد ذلك ما إذا كانت نظرية النسبية لآينشتاين صحيحة. © S. Sakai ، A. Ghez / WM Keck Observatory / UCLA Galactic Center Group
قراءة بصوت عال

اختبار مثير: نجمة ساطعة في قلب درب التبانة ستختبر قريبًا نظرية أينشتاين النسبية. لأن النجم S2 يأتي هذا الصيف ثقب أسود ضخم القوس A * وثيق للغاية. عندها سيقيس علماء الفلك ما إذا كانت جاذبيتها الهائلة تؤدي إلى الانزياح الأحمر الذي تنبأ به آينشتاين في ضوء النجوم. لقد أكد الباحثون الآن حقيقة أن النجم مناسب لهذا القياس.

في قلب مجرتنا ، يوجد عملاق غير مرئي: القوس الأسود الهائل القوس الكبير A *. فهي تركز حوالي أربعة ملايين كتلة شمسية في أصغر مساحة وتؤثر على كل النجوم المحيطة وسحب الغاز بجاذبيتها. يقترب النجم S2 بشكل خاص من الثقب الأسود: فهو يدور حوله في مدار بيضاوي الشكل ، وهو ما يجعله يأخذ ما يقرب من 16 إلى 17 ساعة ضوئية إلى القوس A - - وهذا الصيف حان الوقت مرة أخرى.

هل آينشتاين محق؟

الشيء المثير في هذا الأمر: يتعرض Stern S2 مباشرة للتأثير الجاذبية الهائل للثقب الأسود عند الاقتراب من القوس A *. انه يسابق عبر مساحة من الفضاء حيث يتم تشويه الزمكان إلى تراجع عميق. يقول المؤلف الأول ديفين تشو من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "يسعدنا أن نرى كيف سيتصرف النجم في وجه النداء الهائل للثقب الأسود".

لأن: وفقًا للنظرية العامة للنسبية التي وضعها ألبرت أينشتاين ، فإن الثقب الأسود يجب أن يؤثر ليس فقط على الاتجاه ولكن أيضًا في الطول الموجي للضوء ، وهذا الانزياح الأحمر الثقالي يحدث بسبب أن الضوء يفقد الطاقة عندما "يعمل" خارج الحوض في الزمان والمكان. يحتاج. إذا كان آينشتاين صحيحًا ، فسيتعين تحويل الضوء الصادر من S2 بمقدار معين إلى نطاق الموجة الأحمر.

يقترب S0-2 من القوس A * في صيف 2018 وحتى 17 ساعة ضوئية - أي أربعة أضعاف المسافة بين الشمس - نبتون © ESO

ما إذا كان هذا هو الحال ، فإن علماء الفلك يريدون تحديد في الأسابيع القليلة المقبلة. يقول تشو: "لقد انتظرنا 16 عامًا لهذه الفرصة". "سيكون هذا هو القياس الأول من هذا النوع. هل ستتبع S2 نظرية أينشتاين أم أن النجم سينتهك قواعدنا المادية؟ سنكتشف قريباً. "إعلان

لا رفيق مزعج

قبل ذلك ، أوضح تشو وزملاؤه سؤالًا مهمًا حول كائن الاختبار النجمي الخاص بهم: حتى الآن ، لم يكن من الواضح ما إذا كان S2 ليس نجمًا مزدوجًا ، ما كان سيجعل القياسات أكثر صعوبة. يوضح زميل تشو ، توان دو ، "إن النجوم الضخمة مثل S2 لها دائمًا رفيق" ، لكن علماء الفلك أصبحوا قادرين على إعطاء كل الوضوح عن طريق مراقبة الملاحظات الطيفية باستخدام تلسكوبات مرصد كيك في هاواي.

وبالتالي ، فإن S2 إما نجمة واحدة أو أن رفيقها منخفض للغاية في الكتلة بحيث لن يزعج اختبار آينشتاين. وفقًا للتحليلات ، سيكون لديه 1.6 كتلة شمسية كحد أقصى - أقل من أن يعيق القياسات بشكل كبير. يقول تشو: "تمنحنا بياناتنا الثقة في أننا نستطيع قياس الانزياح نحو الأحمر في نظام S2 دون تدخل كبير".

مدار حول النجم الهائل S0-2 حول الثقب الأسود المركزي (دائرة) من درب التبانة. في الخلفية ، هناك نجمة أخرى باهتة بوضوح. (توضيح) ESO

تدريب مجاني لاختبار آينشتاين

إن اختبار تحول أينشتاين الجيبي ليس شيئًا في الطريق. يقول دو: "الجاذبية هي القوة الطبيعة الأقل استكشافًا" ، حتى الآن ، اجتازت نظرية أينشتاين جميع الاختبارات بأعلام الطيران. إذا تم قياس الانحرافات في S2 ، فسيثير ذلك الكثير من الأسئلة. "سيصبح نجم S2 مساعدًا بحثيًا مهمًا ومثيرًا في الأسابيع والأشهر القليلة المقبلة.

لكن S2 هو أيضًا نجم مثير بشكل خاص بطرق أخرى: "النجوم الساخنة مثل S0-2 ليست عادة قريبة من الثقب الأسود الهائل" ، كما يقول تشو. عادة ما تمزق قوة الجاذبية القوية في بيئتها غيوم الغاز الكثيفة قبل وقت طويل من ظهور النجوم الجديدة فيها. كيف تمكنت S2 من الاقتراب من القوس A * على الرغم من هذه الظروف المعاكسة هي إذن لغز. (مجلة الفيزياء الفلكية ، 2018 ؛ دوي: 10.3847 / 1538-4357 / aaa3eb)

(مرصد كيك ، 26.02.2018 - NPO)