رقص موزون یک ستاره به دور ابرسیاهچاله راه شیری؛ تاییدی دیگر بر نظریه نسبیت عام
نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین از آزمونی دیگر نیز سربلند بیرون آمد. اخترشناسان با رصد دقیق و طولانی‌مدت یکی از ستاره‌های اطراف ابرسیاهچاله مرکز راه شیری به این نتیجه رسیدند که حرکت این ستاره به دور این ابرسیاهچاله دقیقا مطابق پیش‌بینی‌های نظریه نسبت عام اینشتین است.
اخترشناسان در این پژوهش از داده‌هایی که در طول حدود ۲۷ سال گردآوری شده بود استفاده کردند. رصدها نشان می‌داد که ستاره مورد نظر در مداری خاص، و نه در مداری بیضوی که نظریه گرانش نیوتن پیش‌بینی می‌کرد، به دور ابرسیاهچاله مرکز راه شیری می‌چرخد. مداری که شکل آن شبیه به گل است.
پژوهش جدید اخترشناسان در واقع به نوعی تکمیل‌کننده یکی از اولین تاییدهای نظریه نسبیت عام اینشتین بود. تا پیش از ارائه این نظریه اخترشناسان مشکلاتی در توضیح دقیق مدار سیاره عطارد، نزدیک‌ترین سیاره منظومه شمسی به خورشید، داشتند. با انتشار نظریه نسبیت عام و استفاده از این نظریه اما مشکل مربوط به مدار عطارد به طور کامل حل و توضیح داده شد. اکنون اخترشناسان با بررسی حرکت یک ستاره به دور ابرسیاهچاله مرکز راه شیری به نتیجه‌ای مشابه رسیدند و مهر تاییدی دیگر بر نظریه نسبیت عام زده شد.
ابرسیاهچاله راه شیری که *Sagittarius A نام دارد در فاصله ۲۶ هزار سال نوری از زمین و در مرکز کهکشان واقع شده است. جرم این ابرسیاهچاله حدود چهار میلیون برابر جرم خورشید است. *Sagittarius A و ستاره‌های اطراف آن سوژه مناسبی برای پژوهش‌های اخترشناسان است.
در پژوهش اخیر دانشمندان ستاره‌ای با نام S2 را به دقت و برای مدتی طولانی زیر نظر گرفتند. این ستاره در نزدیک‌ترین حالت به فاصله حدودا ۲۰ میلیارد کیلومتری ابرسیاهچاله می‌رسد. یعنی چیزی در حدود ۱۲۰ برابر فاصله زمین از خورشید. با این حال S2 یکی از نزدیک‌ترین ستاره‌های شناخته‌شده به ابرسیاهچاله راه شیری است. ستاره S2 تقریبا هر ۱۶ سال یک بار به دور *Sagittarius A می‌گردد.
بیشتر ستاره‌ها و سیارات در مدارهایی بیضوی حرکت می‌کنند و فاصله‌شان از جرمی که به دور آن می‌گردند کم (در زمان حضیض مداری) و زیاد (در زمان اوج مداری) می‌شود. ماجرا برای ستاره S2 که در فاصله کمی از سیاهچاله بسیار پرجرم مرکز راه شیری قرار گرفته اما کمی متفاوت است. نتایج رصدهای اخترشناسان نشان داد که موقعیت نقطه حضیض مداری این ستاره در هر بار گردش آن به دور سیاهچاله تغییر می‌کند. و این چیزی بود که اینشتین در نظریه نسبیت عام آن را به طور دقیق توضیح داده بود.
نتایج رصدهای اخیر به طور کامل با نظریه نسبیت عام همخوانی دارد. به این ترتیب در این پژوهش طولانی مدت اخترشناسان توانستند برای اولین بار این اثر پیش‌بینی شده در نظریه نسبیت عام را برای ستاره‌ای که به دور یک ابرسیاهچاله قرار دارد اندازه‌گیری کنند.
اخترشناسان در این پژوهش به مدت ۲۷ سال ستاره S2 را به دقت زیر نظر گرفتند. دانشمندان در این مطالعه از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) بهره بردند. این تیم پژوهشی در طول این سال‌ها در مجموع ۳۳۰ بار موقعیت و سرعت ستاره S2 را اندازه‌گیری کردند. با توجه به این که هر بار گردش ستاره S2 به دور ابرسیاهچاله مرکز راه شیری حدود ۱۶ سال طول می‌کشد برای رسیدن به دقت لازم در تعیین مدار این ستاره دنبال کردن آن در زمانی طولانی ضروری بود.
تعدادی از تلسکوپ‌های آٰرایه تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO).
Credit: ESO/Y. Beletsky
رصدخانه جنوبی اروپا اکنون در حال ساخت تلسکوپی ۳۹ متری با نام ELT است. تلسکوپی که در اواسط دهه ۲۰۲۰ برای اولین بار به آسمان خیره خواهد شد و حتی می‌تواند ستاره‌هایی کم‌نورتر و نزدیک‌تر به ابرسیاهچاله راه شیری را ثبت کند.
به گفته Andreas Eckart از دانشگاه Cologne که در این پروژه مشارکت داشته بررسی ستاره‌های اطراف ابرسیاهچاله راه شیری با تلسکوپ ELT «سطح کاملا متفاوتی از آزمایش نسبیت را رقم خواهد زد».
عکس کاور: طرحی گرافیکی از مدار ستاره S2 به دور ابرسیاهچاله راه شیری.
Credit: ESO/L. Calçada
منبع: ESO
