عمومی | انجمن فیزیک ایران

حرکت ستارگان به‌دور ابرسیاه‌چاله مرکزِ راهِ‌شیری سازگار با پیش بینی نسبیت عام اینشتین

شنبه 20 اردیبهشت 1399 ساعت 12:9

نسبیتِ عام بدونِ شکست باقی ماند.

https://www.space.com/milky-way-supermassive-black-hole-star-dance-einstein-test.html?jwsource=cl

(فیلمی از شبیه‌سازی این رخداد) نظریه‌ی نسبیتِ عام اینشتین آزمون مهیج سیاه‌چاله با رنگ‌های گذرنده را ازسر گذراند.

یک پژوهش جدید گزارش داده است که حرکت چرخنده‌ی ستاره‌ی A* قنطورس ، به دور ابر سیاه‌چاله‌ ای در قلب کهکشان راهِ شیری خودی قرار دارد، با پیش‌بینی نسبیت عام سازگار است.. که در

رینهارد گنزل، همکار این پروژه و مدیر موسسه ماکس پلانک در فیزیک فرازمینی در گارشینگِ آلمان، در بیانیه‌ای گفته است: نسبیتِ عام اینشتین پیش‌بینی می‌کند که مدارهای مقید یک جرم به‌دور جرم دیگر، مانند گرانش نیوتنی بسته نیستند، بلکه در صفحه‌ی حرکت پیشروی می‌کنند. این اثر معروف –که اولین بار در مدار چرخش عطارد به‌دور خورشید دیده شد- اولین شاهد بر تایید نسبیتِ عام بود.

گنزل افزود: یک‌صد سال بعد، اکنون، همان اثر را در حرکت چرخشی ستاره‌ی A* قنطورس، منبع امواج رادیویی متراکم در مرکز راهِ شیری آشکارسازی کرده‌ایم. این پیشرفت رصدی غیرمنتظره شاهدی بر این است که A* قنطورس باید یک سیاه‌چاله‌ی ابَرپرجرم با جرمی ۴میلیون برابر جرم خورشید باشد.

برای اولین بار رصدهای تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (European Southern Observatory’s Very Large Telescope) در شیلی نشان داده است که ستاره‌ی چرخانِ ابَرسیاه‌چاله‌ی مرکزی راه شیری درست مطابق با پیش‌بینی نظریه‌ی نسبیتِ عام اینشتین حرکت می‌کند. مدار حرکت آن شبیه گل است نه بیضی، آن‌طور که در گرانش نیوتنی پیش‌بینی شده بود. این اثر، معروف به حرکت تقدیمی شوارتزشیلد، برای ستاره‌‌ای چرخان به‌دور یک ابَرسیاه‌چاله‌ی پرجرم بررسی نشده بود. این تصویر هنری نشان‌دهنده‌ی تقدیم در مدار ستاره است، که برای درک بهتر به‌صورت اغراق‌شده تهیه شده است. (Image credit: ESO/L. Calçada)

حرکتی که گنزل به‌ آن اشاره کرده حرکت تقدیمی شوارتزشیلد نامیده شده و نوعی از حرکت چرخشی اجرامی با مدار بیضوی را توصیف می‌کند. مکان نزدیک‌ترین فاصله‌ی ممکن جرم در هر دور چرخش تغییر می‌کند، بنابراین مدار کلی به‌جای این‌که یک بیضی ثابت باشد، شبیه یک گل است.

اخترشناسان تاکنون هرگز حرکت تقدیمی شوارتزشیلد ستاره‌ای که به دور یک سیاه‌چاله‌ی ابَرپرجرم می‌چرخد را بررسی نکرده بودند.

این گروه تخقیقاتی از تلسکوپ بسیار بزرگ ( VLT ) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا ( ESO ) در شیلی استفاده کرد تا ستاره‌ی S۲ را که حول A* قنطورس، درفاصله ی حدود ۲۶۰۰۰ سال نوری از زمین، می‌چرخد ردیابی کند. اخترشناسان طی یک دوره‌ی ۲۷ساله بیش از ۳۳۰ بار مکان و سرعت S۲ را بااستفاده‌از ابزارهای چندگانه‌ی VLT اندازه گرفتند. (یکی از این ابزارها GRAVITY نامیده می‌شود که به گروهی که با آن کار می‌کنند گروه همکاری GRAVITY است.)

محققان می‌گویند حرکت تقدیمی رصدشده، دقیقاً با پیش‌بینی‌های نسبیت عام منطبق بود که می‌تواند به کشف‌های بیشتری در این مسیر بیانجامد.

گای پرین و کارین پراوت، اعضای گروه، به‌ترتیب از رصدخانه‌ی پاریس – PSL و موسسه‌ی سیاره‌شناسی و ستاره‌شناسی گرنوبل در فرانسه،‌در همان بیانیه گفتند: ازآنجاکه اندازه‌گیری‌های S۲ به‌خوبی از نسبیتِ عام تبعیت می‌کند می‌توانیم برای تعیین میزان نامرئی بودن مواد، مثل ماده‌ی تاریک توزیع‌شده یا سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر احتمالی، در اطراف A* قنطورس قیدهای دقیق‌تری بگذاریم.

آنها افزودند این مورد برای درک چگونگی شکل‌گیری و تحول سیاه‌چاله‌های ابَرپرجرم بسیار جالب است.

این تصویر شبیه‌سازی مدارهای ستاره‌های خیلی نزدیک به سیاه‌چاله‌ی ابَرپرجرم قلب راهِ شیری را نشان می‌دهد. یکی از این ستاره‌ها، به‌نام S۲، هر ۱۶ سال یک‌بار به دور سیاه‌چاله می‌چرخد و در ماه می سال ۲۰۱۸ از فاصله‌ی بسیار نزدیکی به سیاه‌چاله گذشته است.

محققان می‌گویند این پژوهش جدید، که ۱۶ آوریل در نشریه‌ی نجوم و اخترفیزیک منتشر شده است، ممکن است بتواند نشانه‌های هیجان‌انگیزتری از سیاه‌چاله را پیش‌گویی کند. مثلاً تصاویر جدید رسیده از تلسکوپ بسیار بزرگِ ESO اخترفیزیک‌دان ها را قادر می‌سازد تا ستاره‌هایی حتی نزدیک‌تر از S۲ به A* قنطورس را ردیابی کنند.

اندرئان اکارت،‌ عضو گروه تحقیقاتی از دانشگاه کُلن در آلمان، می‌گوید اگر خوش‌شانس باشیم ممکن است بتوانیم ستاره‌هایی را که آن‌قدر به سیاه‌چاله نزدیک‌اند که چرخش، اسپین، آن را حس می‌کنند نیز بررسی کنیم. خودِ این کار سطح کاملاً متفاوتی از آزمون نسبیت است.

در این نشانی می‌توانید فیلمی از ستارگان چرخنده به‌دورابَرسیاه‌چاله‌ی پرجرم راهِ شیری ببینید:

https://www.space.com/milky-way-supermassive-black-hole-star-dance-einstein-test.html?jwsource=cl

نویسنده: مایک وال ( Mike Wall )، نویسنده‌ی کتاب « Out There » (انتشارات Grand Central ، ‌۲۰۱۸)،‌کتابی دربارهی جستجو به‌دنبال زندگی بیگانگان (فرازمینی)

منبع: https://www.space.com/milky-way-supermassive-black-hole-star-dance-einstein-test.html