ابرسیاهچاله مرکز کهکشان هم نسبیت عام اینشتین را تایید کرد

اخترشناسان برای نخستین بار گذر سریع یک ستاره از کنار ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری (سیاهچاله‌ی کمان ای*) را رصد کرده‌اند. این رصدها با تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپادر شیلیامکان‌پذیر شد. وی‌ال‌تی رد ستاره‌ای به نام اس۲ را که داشت از درون میدان گرانشی سهمگین ابرسیاهچاله می‌گذشت دنبال کرد.

در روز ۱۹ می، همچنان که ستاره به نزدیک‌ترین نقطه‌ی مدارش به سیاهچاله نزدیک می‌شد و سرعتش شتابی باورنکردنی گرفته بود، پدیده‌ای رخ داد که اینشتین در نظریه‌ی نسبیت عام خود پیش‌بینی کرده بود: سرخگرایی یا انتقال به سرخ گرانشی.

این ستاره برای کامل کردن یک دور مدار بیضی‌اش به گرد سیاهچاله، ۱۶ سال زمان نیاز دارد. دانشمندان از ۲۶ سال پیش این به این سو این ستاره را زیر نظر داشتند.

راینهارد گنتزلاز بنیاد فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در گارشینگ آلمان (ام‌پی‌ئی) و رهبر این گروه بین‌المللی از پژوهشگران می‌گوید: «این دومین بار در مدت ۲۶ سال بود که ما گذشتن این ستاره از نزدیک ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان را می‌دیدیم. ولی این بار، با دستگاه‌های بسیار پیشرفته‌تری که داشتیم توانستیم آن را با وضوحی بی‌سابقه ببینیم. ما در چندین سال گذشته به شدت سرگرم آماده‌سازی خود بودیم، زیرا می‌خواستیم از این فرصت یگانه برای بررسی اثرهای نسبیت عام بیشترین بهره را ببریم.»

یکی از چالش‌های اصلی دیدن این ستاره‌ی کم‌نور در فاصله‌ی ۲۶۰۰۰ سال نوری زمین بود. زیرا داشت از برابر سیاهچاله‌ای می‌گذشت که خودش با هاله‌ای از غبارها و پسماندهای برافروخته در بر گرفته شده بود. برای این هدف نیاز به تلسکوپی آنچنان پرقدرت بود که بتواند از روی زمین، یک توپ تنیس را روی ماه ببیند. دانشمندان همچنین نیاز به دستگاه‌هایی پیچیده داشتند که بتوانند لرزش‌های تلسکوپ و تداخل‌های هوای زمین را خنثا کنند.

تیبو پوماراز بنیاد ملی پژوهش‌های فرانسه (سی‌ان‌آراس) در پاریس می‌گوید: «ما به سختی تلاش کردیم تا بتوانیم دستگاه‌ها را تا پیش از رسیدن ستاره به سیاهچاله، در بهترین وضعیت قرار دهیم.»

هنگامی که ستاره به نزدیک‌ترین نقطه‌ی مدارش به سیاهچاله رسید -فاصله‌ی حدود ۱۲۰ برابر فاصله‌ی زمین و خورشید- سرعتش افزایش یافت و به ۸۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه یا ۲.۷ درصد سرعت نور رسید.

هر چه ستاره به سیاهچاله نزدیک‌تر می‌شد، نورش هم بیشتر رو به سرخی می‌گرایید، زیرا طول موج نوری که از آن به چشم ما می‌رسید داشت در اثر نیروی گرانشی که بر آن وارد می‌شد کش می‌آمد- پدیده‌ی "سرخگرایی گرانشی"که یکی از اثرهای پیش‌بینی شده‌ در نسبیت عام اینشتین است. ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری قطری حدود ۱۰ برابر خورشید دارد ولی جرمش به ۴ میلیون برابر جرم آن می‌رسد.

پومار می‌گوید: «این واقعا نخستین بارست که [سرخگرایی گرانشی] به این روشنی روی یک جرم متحرک دیده می‌شود.»

در چارچوب گرانش نیوتنی هم ستاره‌ی اس۲ نورش به سرخی می‌گراید، ولی دلیل آن سرعت سرسام‌آور ستاره به هنگام دور زدن سیاهچاله و دور شدن از ماست [اثر دوپلر]. برای چنین چیزی، سرعت ستاره می‌بایست در حد چندین هزار کیلومتر بر ثانیه باشد، ولی سرخگرایی نسبیتی در سرعت تنها ۲۰۰ کیلومتر بر ثانیه هم خود را نشان می‌دهد.

با دقیق‌تر بررسی کردن این مشاهدات می‌توان آگاهی‌های بیشتری درباره‌ی پراکندگی ستارگان و دیگر اجرام نزدیک ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان به دست آورد.

گزارش یافته‌های این دانشمندان در نشریه‌ی آسترونومی اند آستروفیزیکز منتشر شده.

--------------------------------------------

واژه‌نامه:

منبع: theguardian