ابرسیاهچاله مرکز کهکشان دوباره اینشتین را تایید کرد!

برداشت هنری از ستاره‌ی اس۲ به هنگام گذشتن از نزدیک‌ترین بخش مدارش به ابرسیاهچااله‌ی مرکز راه شیری. این ستاره هر چه به سیاهچاله نزدیک‌تر می‌شد، میدان گرانشی سهمگین سیاهچاله رنگ آن را سرخ‌تر می‌کرد؛ اثری به نام سرخگرایی گرانشی که در نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی شده.  اندازه‌ی بزرگ‌تر (۸ مگ)

در مرکز کهکشان راه شیری، قانون انشتین فرمان می‌راند. سنجش‌های انجام شده روی نور ستاره‌ای که بسیار به ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشانمان نزدیک است چیزهایی را نشان می‌دهد که توضیحشان از توان گرانش کلاسیک بیرون است ولی نسبیت عام اینشتین پاخشان را دارد.

نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند که با حرکت ستاره در میدان گرانشی نیرومند یک سیاهچاله، نور آن باید بخشی از انرژی‌اش را از دست بدهد. این دسترفت انرژی باید باعث کش آمدن طول موج ستارگانی که نزدیک سیاهچاله‌های غول‌پیکرند شده و رنگشان را سرخ‌تر کند [پدیده‌ی سرخگرایی یا انتقال به سرخ گرانشی]. نظریه‌ی گرانش استاندارد (نیوتنی) چنین چیزی را پیش‌بینی نمی‌کند. کسی انتظار ندارد نظریه‌ی اینشتین در این مقیاس نادرست باشد، ولی اگر پیش‌بینی این نظریه حتی اندکی با مشاهدات ناهمخوانی داشته باشد، باید به دنبال نظریه‌ی دیگری بگردیم.

برای آزمایش این نظریه، " توآن دو" از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و همکاران از داده‌های رصد یک ستاره به نام "اس۰-۲" (یا تنها اس۲) که در درازنای ۲۴ سال گرد آمده بود بهره جستند. این ستاره با فاصله‌ی به نسبت کمی از ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان -کمان ای*- به گرد آن می‌چرخد. از جمله‌ی این داده‌ها، سنجش‌هایی بود که روی رنگ و جایگاه ستاره انجام شده بود. آنها سرعت ستاره را به کمک اندازه‌گیری‌های جایگاه (موقعیت) آن در گذر زمان به دست آوردند.

دو می‌گوید: «هنگامی که ستاره سرخ‌تر می‌شود، به نظر می‌رسد سرعت دور شدنش از ما هم بیشتر از چیزی می‌شود که بدون سرخگرایی گرانشی باشد. به همین دلیل بود که این سنجش‌ها ۲۴ سال به درازا کشید.» پژوهشگران برای این پژوهش نیاز به داده‌های کافی داشتند تا بتوانند مدار ستاره را بسنجند و مطمئن شوند که روی سنجش‌های رنگ اثر نگذارد.

در گذشته هم چنین پژوهش‌هایی انجام شده بود، ولی در این یکی، سنجش‌های تازه‌ای را هم در بر داشت که سال ۲۰۱۸، هنگامی که ستاره به نزدیک‌ترین نقطه‌ی مسیرش به سیاهچاله رسیده بود انجام شد و دقت دانشمندان برای تعیین مدار آن را بالاتر برد. دو و همکاران پی بردند که اس۰-۲ سرخ‌تر از چیزی به نظر می‌رسد که اگر پدیده‌ی سرخگرایی نسبیتی در کار نبود باید دیده می‌شد. 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)]. -م] دو می‌گوید: «تا اینجا که اینشتین درست می‌گوید.»

اس۰-۲ نزدیک‌ترین ستاره به کمان ای* نیست، ولی تنها نمونه‌ای بود که برای امکانات ۲۴ سال پیش، سال ۱۹۹۵ که رصدها آغاز شد به اندازه‌ی کافی روشن بود. دو و گروهش، و همچین دیگر گروه‌های پژوهشی رصد ستارگان کم‌نورتری را آغاز کرده‌اند که از این هم به کمان ای* نزدیک‌ترند، ولی هنوز داده‌های کافی برای آزمایش نسبیت عام روی آنها در دست نیست.

دو پژوهش از پژوهش‌های دیگری که روی این سستاره انجام شده بود:

 سال ۲۰۱۷: * آزمایش نسبیت اینشتین به کمک یک ستاره و یک سیاهچاله هیولا

 سال ۲۰۱۸: * ابرسیاهچاله مرکز کهکشان هم نسبیت عام اینشتین را تایید کرد

و همچنین یک پژوهش دیگر که به کمک این ستاره انجام شده: 

* وجود ابرسیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری تایید شد

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه نامه:

Milky Way - Einstein - star - galaxy - supermassive black hole - general relativity - gravitational field - wavelength - Newtonian - Tuan Do - University of California - Los Angele - S0-2 - Sagittarius A* - gravitational redshift - Science

منبع: نیوساینتیست

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان