اختبار النظرية النسبية لأينشتاين باستخدام ثقب أسود عملاق

ترجمة: رشا سالم
تصميم: مكي السرحان

دليل جديد على أن أينشتاين كان على حق في نظريته حول الجاذبية.
قام مجموعة من علماء الفلك في ألمانيا وجمهورية التشيك بمراقبة ثلاثة نجوم ضمن كتلة كويكبات تقع قرب ثقب أسود هائل الحجم في مركز مجرتنا (درب التبانة). مستعينين ببيانات من تلسكوب ضخم للغاية في تشيلي، كانت إحدى الجوانب التي درسها الباحثون هي تتبع طريقة حركة النجوم خلال دورانها حول هذا الوحش العملاق.
أظهر أحد هذه النجوم والمدعو ب”S2″، انحرافات طفيفة في مداره قد تكون إشارة مؤيدة الى النظرية النسبية، بحسب قول العلماء. في حال ثبوت هذه الملاحظات، فهي بذلك تؤكد صحة نظرية النسبية العامة لأينشتاين حتى تحت الظروف القصوى (تكمن هنا في الجاذبية الناتجة عن الثقب الأسود في مركز المجرة)، والذي يمتلك كتلة 4 مليون شمس. النظرية النسبية تنص على أن الأجسام التي تمتلك كتل ضخمة للغاية تقوم بثني الفضاء حولها، مؤدية بذلك الى انحناء مسار الأجسام الأخرى عن المسار المستقيم الذي كانت تأخذه في حال غياب أي قوة مؤثرة عليها.
((معظم الاختبارات التي تمت لإثبات النظرية النسبية كانت على شمسنا و النجوم المحيطة، أي بحدود كتلة شمسية* واحدة أو بضع كتل شمسية،)) يقول أندرياس اكارت لموقع سبيس “space.com”، بروفيسور الفيزياء التجريبية في جامعة كولونيا في ألمانيا، و الذي قاد فريق الباحثين. ويكمل حديثه ((أو تم اختبارها مؤخراً مع مرصد ليزر تداخل موجات الجاذبية ” Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory”، و هي بضع عشرات من الكتل الشمسية.))
((النجوم التي تمت ملاحظتها قريبة للغاية من الثقب الأسود لدرجة وصول سرعتها الى واحد أو اثنان بالمائة من سرعة الضوء،)) كما يقول بروفيسور اكارت، ويضيف ((و تبعد هذه النجوم عن الثقب الأسود بما يعادل المسافة بين الأرض و الشمس مئة مرة، و تعتبر هذه المسافة قريبة للغاية حسب المعايير المجريّة،))؛ فمثلاً يبلغ معدل بعد بلوتو عن الشمس حوالي 39 مره المسافة بين الأرض و الشمس، أي ما يُقدر ب93 مليون ميل أو 150 مليون كيلومتر.
استخدام الأجسام المدارية لاضهار آثار النظرية النسبيّة ليس بالأمر الجديد؛ كانت ملاحظات كوكب عطارد في القرن التاسع عشر قد بينت وجود انحراف في مداره عن ما تنبأت به نظرية نيوتن في الجاذبية.
في بادئ الأمر ظنّ العلماء أن الانحراف هو دليل على وجود كوكب آخر، وأطلقوا عليه اسم فولكان “Volcan”. استطاع آينشتاين أن يبين عام 1915 أن النظرية النسبية قادرة على شرح هذا الانحراف.
حركة عطارد أثبتت أن أنيشتاين كان على حق، لكن مقارنة بالضخامة الهائلة للثقب الأسود فان جاذبية الشمس ضعيفة للغاية. لهذا السبب قرر البروفيسوراكارت و فريقة أن يرى فيما اذا كانت نظرية أنيشتاين يمكن أن تصمد في ظروف قصوى. في حين ان ظاهرة ال”Gravitational lensing”، و هي عبارة عن انحناء الضوء من قبل أجسام هائلة الضخامة، تُظهر هذه الظاهرة أن هذه الأجسام الضخمة تسبب انحناء في الفراغ، في هذا البحث الأخير تمت أول عملية قياس دقيقة لجسم في دورانه حول ثقب أسود.
((رغم ذلك فان القياسات لازالت غير دقيقة كما تبدو،)) يقول بروفيسور أكارت. سيكون هناك عمل مستمر لقراءة موقع النجم من أجل تضييق نطاق النتيجة. و يضيف، ((احدى الخطط هو الحصول على قياس طيفي أفضل، والذي سيظهر حركة النجم “S2” بشكل أكثر دقّة))
*تٌستعمل وحدة الكتلة الشمسية للتعبير عن الحجم في الفضاء، مثال على ذلك 2 كتلة شمسية يساوي حجم ضعف حجم الشمس.

المصدر: هنا