النظرية النسبية لآينشتاين تنجح مجددًا

 

 

لأول مرة، تم تأكيد نظرية أينشتاين للنسبية العامة في سياق جديد: في مجال الجاذبية الأكثر تطرفًا في درب التبانة، والذي تم انشاؤه بواسطة منطقة الرامي أ (بالانكليزية: Sagittarius A) التي تقع في مركز مجرة درب التبانة ويوجد فيها الثقب الاسود.

وبتقديم ملاحظات 26 سنة، تم ايجاد نجم أس2(S2) في مدار يُعد اقرب طريق للثقب الأسود – تمامًا كما تنبأت النظرية النسبية.

وان هذه النتيجه العلمية المذهلة تم الحصول عليها عن طريق التكنلوجيا المتقدمة و العمليات الرياضية الدقيقة والمراقبة الدؤوبة.

قال عالم الفيزياء الفلكية راينهارد جنزل من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض:  “هذه هي المرة الثانية التي نلاحظ فيها قرب المدار الذي يقع فيه النجم أس2 من الثقب الأسود في مركز مجرتنا. ولكن هذه المرة، تمكنا من مراقبة النجم بدقة غير مسبوقة بمساعدة اجهزة المراقبة الاكثر تقدمًا”

“وقد كنا نستعد بشكل مكثف لهذا الحدث على مدى عدة سنوات، حيث اردنا الاستفادة باكثر طريقة ممكنه من هذه الفرصة الفريدة لمراقبة آثار النظرية النسبية العامة”.

هناك ثلاث نجوم من نوع أس في مدار قريب من منطقة الرامي أ التي تبلغ كتلتها 4 ملايين كتلة شمسية. وان النجمة اس2 في مدارها البيضوي هي احدى النجمتين التي تحصل على اقرب مكان بالنسبة للثقب الاسود.

وان اس2 تقع على مقربة 17 ساعة ضوئية فقط من مركز المجرة اي ما يقارب اربع اضعاف المسافة بين الشمس و نبتون.

وهذا يبدو طريق طويل بالنسبة لنا، ولكن عندما نتعامل مع شيء له السحب الجاذبي للثقب الاسود، فأنه قريب للغاية.

وأن تأثير منطقة الرامي أ قوي لدرجة انه يزيد من سرعة النجم الى حوالي 25 مليون كيلومتر في الساعة (15.5) مليون ميل في الساعة. اي ما يقارب 3 في المائة من سرعة الضوء.

ووفقًا للنظرية النسبية، عندما يكون نجم اس2 قريب من تأثير الجاذبية للثقب الاسود فأنه يمد ضوء النجم الى اطوال موجية اطول باتجاه الطرف الاحمر للطيف الكهرومغناطيسي. وهذه الظاهرة تسمى بالانزياح الاحمر الجذبوي.

ومع ذلك فأن رصد هذه الضاهرة حول منطقة الرامي أ ليس بعمل بطولي فان منطقة الرامي أ تبعد 26000 سنة ضوئية. بالأضافة الى ذلك، ان المنطقة مغطاة بسحب الغبار الثقيل التي تجعل رؤية الضوء مستحيل.

استخدم فريق البحث عددًا من الادوات في تلسكوب كبير جدًا تابع  للمرصد الاوربي الجنوبي لمشاهدة حضيض النجمة.

وان الاجهزة SINFONI و GRAVIY و NACO  جميعها تحتوي على مستشعرات للاشعة تحت الحمراء والتحت الحمراء القريبة التي يمكن ان تخترق الغبار لالتقاط مصادر الاشعة تحت الحمراء.

وقاس فريق البحث سرعة اس 2 ورسم مدار له اثناء حركتة في منطقة الرامي أ.

وقد حصلوا على النتيجة التي توقعوها. وتظهر القياسات الجديدة بشكل واضح الانزياح الاحمر الجذبوي.

وان اول اكتشاف لهذه الظاهرة بالقرب من الثقب الاسود يثبت مرة اخرى نظرية آينشتاين للنسبية العامة.

وقال عالم الفيزياء الفلكية فرانك ايزهاور جنزل من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض  “اظهرت ملاحظاتنا الاولى عن اس2 عن طريق استخدام جهاز  GRAVITY قبل عامين، انه سيكون لدينا بالفعل المختبر المثالي للثقب الاسود”

“من خلال الطريق القريب من الثقب الاسود يمكننا اكتشاف التوهج الخافت حول الثقب الاسود في معظم الصور مما سمح لنا بتتبع النجمة على مدارها بدقة، مما ادى الى اكتشاف الانزياح الاحمر الجذبوي لطيف اس2”

وانها الاحدث في سلسلة طويلة ومثيرة من الاختبارات التي أثبتت النظرية النسبية مرارًا وتكرارًا.

وفي الآونة الاخيرة، اظهر نظام النجوم الثلاث مساحة الانحاء الكاملة للمجرة، وتم اكتشاف امواج الجاذبية، مما يُظهر إن الفيزياء تسير بشكل جميل مع نظرية النسبية البالغ عمرها 100 عام.

 فلماذا يستمر العلماء باختبارها؟ لانه اذا كانت هناك حالات لا تتطابق فيها النظرية النسبية، سيشكل ذلك تغيرًا كبيرًا في طريقة فهمنا للكون، مما يؤدي الى حاجتنا الى اشكال جديدة من الفيزياء.

واذا كانت النظرية النسبية ستفشل، ومن الارجح ان هذا لن يحدث الا في ظل ظروف قاسية جدًا.

 وقال عالم الفضاء الفلكي فرانسواز ديلبلانكي من المنظمة الاوربية للابحاث الفلكية:

“هنا في النظام الشمسي، يمكننا فقط اختبار قوانين الفيزياء وفي ظل ظروف معينة”.

“لذلك من المهم جدًا في علم الفلك أن نتأكد أيضًا من أن هذه القوانين لا تزال صالحة حيث تكون حقول الجاذبية أقوى بكثير.”

وإن النظرية النسبية مستمرة بإدهاشنا.

ترجمة:

Hind A. Alsaffar

Aya Alean

تدقيق علمي: Amenah Nasir

تدقيق لغوي وتصميم ونشر: Tabarek A. Abdulabbas

المصدر: هنا