قد تساعد النجمة S301 المكتشفة حديثًا في تشديد اختبارات النسبية قرب الثقب الأسود في درب التبانة

مسبار سريع جديد لمركز درب التبانة

حدّد الفلكيون نجمة معترفًا بها حديثًا تدور على مسافة قريبة للغاية من Sagittarius A*، الثقب الأسود فائق الكتلة في مركز درب التبانة. وتُوصَف النجمة، التي تحمل اسم S301، بأنها أسرع نجمة من فئة S تم العثور عليها حتى الآن وأقرب عضو معروف في هذه الفئة إلى الثقب الأسود، وفقًا لتقرير من Universe Today يستند إلى بحث من المقرر نشره في Nature. ويمنح هذا الاكتشاف الباحثين وسيلة جديدة قد تكون قوية جدًا لدراسة الجاذبية والزمكان في ظروف متطرفة.

تُعد نجوم S فئة ذات أهمية علمية لأنها قدّمت مداراتها بعضًا من أقوى الأدلة على وجود ثقب أسود فائق الكتلة في مركز مجرتنا. تدور هذه النجوم حول جسم مدمج تبلغ كتلته نحو 4 ملايين كتلة شمسية، ويمكن تتبع مساراتها بدقة كافية لكشف كيفية تصرف الجاذبية في أحد أكثر البيئات شدةً المتاحة للرصد. ومع S301، أصبح لدى الفلكيين الآن نجم يدفع هذه الاختبارات إلى أبعد.

ما يميز S301 هو الجمع بين السرعة والقرب. ويذكر Universe Today أن النجم يبلغ نحو 25 ألف كيلومتر في الثانية ويكمل دورة مدارية واحدة في 8.7 سنوات فقط. كما يقترب من الثقب الأسود إلى نحو 12 وحدة فلكية، ما يضعه على مسافة قريبة بشكل مدهش بمعايير كونية. هذه المسافة لا تزيد كثيرًا على اثني عشر ضعف المسافة بين الأرض والشمس، وهي ضيقة بصورة لافتة لجسم يدور حول ثقب أسود تزيد كتلته ملايين المرات على كتلة الشمس.

لماذا يفوق القربُ المشهدَ أهميةً

قيمة S301 لا تكمن فقط في سرعتها. فمدارها الضيق يجعلها شديدة الحساسية للتأثيرات النسبية، بما في ذلك تأثير دوران الثقب الأسود في الزمكان المحيط به. وفي الظروف العادية قد يكون من الصعب فصل تنبؤات النسبية الدقيقة عن التفاعلات الجاذبية الأكثر ضجيجًا الموجودة في الأنظمة الفلكية. لكن قرب Sagittarius A* تشتد الظروف بما يكفي لجعل هذه التأثيرات قابلة للقياس مع رصد بالغ الدقة.

لذلك يسلط الباحثون الضوء على S301 بوصفها أكثر من مجرد عضو آخر في عائلة نجوم S. وينقل Universe Today عن المؤلف المشارك في الدراسة فيليكس مانغ وصفه المدار بأنه شديد الضيق بصورة غير مسبوقة، كما ينقل عن الحائز جائزة نوبل راينهارد جينتسل قوله إن النجم يفتح نافذة رصدية جديدة على الخصائص الأساسية للزمكان حول ثقب مركز المجرة الأسود. ومن الناحية العملية، فإن الدلالة الأساسية هي أن S301 قد تساعد الفلكيين على تقييد دوران Sagittarius A*، وهي خاصية يصعب قياسها أكثر بكثير من الكتلة.

تدور أهمية دوران الثقب الأسود حول أنه يشفّر جزءًا من تاريخ الجسم. فقد يعكس دوران الثقب الأسود كيفية تشكله، وما المادة التي ابتلعها، وكيف تفاعل مع بيئته بمرور الوقت. وبالتالي فإن التقديرات الأفضل لدوران Sagittarius A* لن تفيد فقط اختبارات النسبية، بل ستسهم أيضًا في قصة تطور المحرك المركزي لدرب التبانة.

ما الذي يجعل هذا الاكتشاف مهمًا من الناحية التقنية

يُعد مركز المجرة أحد أكثر الأهداف الرصدية صعوبة في علم الفلك. فالكثافة العالية للغاز والغبار وتزاحم النجوم القريبة تجعل من الصعب عزل الأجسام وتتبع مساراتها على مدى فترات طويلة. ولم تصبح نجوم S متاحة للعلم إلا عبر حملات مستمرة عالية الدقة باستخدام تلسكوبات قوية وأجهزة متخصصة. وفي هذه الحالة يشير Universe Today إلى رصودات من التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي وأداة GRAVITY الخاصة به، القادرة على تمييز الحركة في الجوار المباشر لـ Sagittarius A* بدقة استثنائية.

هذه الدقة ضرورية لأن الفلكيين لا يحددون موقع النجم فحسب، بل كيف يتغير مداره مع الزمن. فقد تظهر التأثيرات النسبية على هيئة انزياحات صغيرة في اتجاه المدار أو توقيته، وكلما اقترب النجم من الثقب الأسود ازدادت هذه التأثيرات وضوحًا. كما أن قصر الفترة المدارية يساعد أيضًا. فبما أن S301 تدور حول Sagittarius A* في أقل من تسع سنوات، يستطيع العلماء جمع رصودات متكررة وقابلة للمقارنة ضمن إطار زمني عملي للبحث، بدلًا من انتظار عقود لإكمال دورة كاملة.

هذا المزيج من الفترة القصيرة والسرعة العالية والاقتراب الشديد يجعل S301 مسبارًا طبيعيًا فعّالًا على نحو غير مألوف. فبدل الاعتماد على اصطفاف كوني عابر، يمكن للفلكيين الاستمرار في رصد النجم نفسه وهو يعود عبر أجزاء مختلفة من مداره وتحسين نماذجهم مع تحسن البيانات.

خطوة نحو اختبار الجاذبية حيث يصعب اختبارها

اجتازت النسبية العامة كل اختبار تجريبي رئيسي وُضع أمامها حتى الآن، من تقدّم مدار عطارد إلى رصد الموجات الثقالية. ومع ذلك، ما يزال الفيزيائيون يريدون تحدي النظرية في أكثر الأنظمة تطرفًا ممكنًا، لأن أي انحراف قد يشير إلى فيزياء أعمق. والمنطقة المحيطة مباشرة بثقب أسود فائق الكتلة هي إحدى هذه البيئات.

لن تحسم S301 كل الأسئلة المفتوحة بمفردها. ولا تشير المادة المصدرية إلى أن الإشارات النسبية قد قيسَت بالكامل بالفعل أو أن دوران الثقب الأسود قد حُدِّد اعتمادًا على هذا النجم وحده. لكن الاكتشاف يوفّر هدفًا جديدًا واعدًا جدًا لهذا العمل. ويبدو أن مدارها يضعها في البيئة نفسها التي قد تصبح فيها التنبؤات الدقيقة بشأن الزمكان المنحني قابلة للرصد.

وهناك أيضًا نمط علمي أوسع هنا. فغالبًا ما يتقدم علم الفلك عبر الأدوات والصبر والمسابير الأفضل، لا عبر اختراق مفاهيمي واحد. وتبدو S301 مهمة لأنها تحسن أداة القياس نفسها. فهي تمنح الباحثين متتبعًا دقيقًا آخر للمجال الجاذبي حول Sagittarius A*، وربما الأفضل حتى الآن لدراسة التأثيرات الدورانية قرب جوار أفق الحدث.

إذا أكدت الرصودات اللاحقة هذا الوعد، فقد تصبح S301 واحدة من أكثر النجوم قيمة في علم الفلك المجرّي الحديث. ليس لأنها تغير ما هو Sagittarius A*، بل لأنها قد تتيح للعلماء طرح أسئلة أدق حول كيفية تشكيل الثقب الأسود للزمكان من حوله. وبهذا المعنى، يذكرنا هذا الاكتشاف بأن أكثر الأجسام كشفًا للأسرار يمكن أن تظهر حتى في مجرة ندرسها منذ عقود، إذا واصلنا النظر إليها عن قرب وبعناية أكبر.

هذه المقالة مستندة إلى تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.