نسبیت عام اینشتین از آزمون سیاه‌چاله روسفید بیرون آمد

پرسش:ابرسیاهچاله‌ای که در مرکز کهکشان ما -راه شیری- قرار دارد به اخترشناسان کمک کرد تا یکی از مهمترین پیش‌بینی‌های اینشتین را ثابت کنند. این پیش‌بینی اینشتین به سرخ‌گرایی گرانشی (gravitational redshift) موسوم است و دانشمندان موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در آلمان با رصد خوشه ستاره‌ای نزدیک به سیاه‌چاله مرکز کهکشان راه شیری به نام سیاهچاله کمان اِی درستی آن را تایید کردند. سرخ‌گرایی گرانشی به این دلیل رخ می دهد که فوتون‌ها (ذرات نور) برای فرار از گرانش عظیم سیاه‌چاله باید انرژی مصرف کنند اما این ذرات نمی‌توانند با کاهش سرعت انرژی مصرف کنند چون سرعت نور ثابت است بنابراین انرژی باید به شکل دیگری مصرف ‌شود، با افزایش طول موج که یعنی نور به سمت قرمز طیف متمایل می‌شود. اخترشناسان موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک و همکاران بین‌المللی آنها با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope) در بیابان آتاکامای شیلی عبور ستاره‌ای درخشان را به نام اس‌٢ از میدان گرانشی سیاه‌چاله رصد و مشاهده کردند که پیش‌بینی اینشتین به وقوع پیوست و نور ستاره در میدان گرانشی بسیار قوی سیاه‌چاله، به سمت قرمز طیف نور رفت. دکتر مریم حبیبی، پژوهشگر اخترفیزیک موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک که در این تحقیق مشارکت داشته به بی‌بی‌سی فارسی گفت: "در مرکز کهکشان ما یک ابرسیاهچاله با چهار میلیون برابر جرم خورشید قرار دارد. این سیاهچاله با میدان گرانشی بسیار قوی اطرافش، فرصت منحصر به فردی برای آزمایش نظریه‌های گرانشی فراهم می‌کند. در اطراف این سیاه‌چاله ستاره‌هایی وجود دارند که با سرعت بسیار زیاد دور سیاه چاله حرکت می‌کنند. وجود این ستارگان که به عنوان ذرات آزمون در میدان گرانشی عمل می‌کنند فرصت منحصر به فردی فراهم می کند که بتوانیم میدان گرانشی سیاه چاله را بررسی کنیم." به گفته دکتر فرانک آیزنهاور از موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک این مشاهده راه را برای تحقیق بیشتر در باره سیاه‌چاله‌ها باز کرده است: "در آینده بسیاری از پدیده‌های نسبیت عام را در محیط پیرامون سیاه‌چاله‌های مرکز کهکشان‌ها مشاهده خواهیم کرد. خواهیم دید که مدار ستارگان تغییر می‌کند، نور در مسیر مدور حرکت می‌کند و فضا-زمان همراه سیاه‌چاله دوران خواهد کرد." این تحقیق و کارهای گذشته این تیم تحقیقاتی بین‌المللی نشان داد که مدار ستاره اس٢ با نسبیت عام انیشتین مطابقت دارد و نظریه قدیمی‌تر که بر اساس قانون نیوتون است قادر به توضیح مدار این ستاره نیست.   حق نشر عکس ESO/M. Kornmesser Image caption برداشتی هنری از سرخ‌گرایی گرانشی ستاره اس٢ در اطراف ابرسیاه‌چاله کمان اِی در مرکز کهکشان راه شیری اس٢ یکی از ستارگان خوشه ‌ستاره‌ای نزدیک به سیاهچاله کمان اِی است. ستاره‌های این خوشه وقتی به سیاه‌چاله نزدیک می‌شوند سرعت سرسام‌آوری پیدا می‌کنند. اس٢ هر ١٦ سال یک بار به سیاه‌چاله نزدیک می‌شود. این ستاره آخرین بار ٢٨ اردیبهشت (١٨ مه) از نزدیکی کمان‌ای گذر کرد و اخترشناسان ساعت به ساعت آن را رصد کردند. وقتی فاصله اس٢ با سیاه‌چاله کمان اِی به ١٢٠ برابر فاصله زمین تا خورشید رسید، این ستاره به سرعت حیرت‌آور هشت هزار کیلومتر در ثانیه یعنی تقریبا سه درصد سرعت نور رسید. رصد این ستاره نشان داد وقتی که در میدان گرانشی عظیم سیاه‌چاله قرار می‌گیرد طول موج نور آن کش می‌آید و به سمت قرمز طیف گرایش پیدا می‌کند. دکتر مریم حبیبی به بی‌بی‌سی فارسی گفت: "این مشاهدات پیچیده به کمک چند تلسکوپ بزرگ و ابزارهای مختلف نجومی انجام شد. تصویر بردار فروسرخ به همراه طیف سنج فرو سرخ که نور ستاره در طول موج های مختلف رصد می‌کند برای ثبت مکان و سرعت این ستاره در اطراف سیاه چاله استفاده شدند. به علاوه برای بالا بردن بزرگ‌نمایی، از ابزار تداخل سنج جدیدی استفاده شد که نور چهار تلسکوپ بزرگ در صحرای شیلی را با یکدیگر ترکیب می‌کند." حق نشر عکس AFP اُدل اشتراب از رصدخانه پاریس می‌گوید: "ما امیدواریم در آینده پدیده‌ای را در مرکز کهکشان ببینیم که نتوانیم با نظریه اینشتین آن را توضیح دهیم و این بسیار هیجان انگیز خواهد بود چون بعد می‌توانیم شروع کنیم به یافتن نظریه‌ای بهتر." اخترشناسان هنوز رصد اس ٢ را ادامه می دهند و امیدوارند بررسی مسیر این ستاره نکاتی تازه را درباره شرایط مرکز سیاهچاله راه شیری روشن کند. رصد قلب کهکشان راه شیری از حدود ۲۵ سال پیش و به کمک تلسکوپ‌های بزرگ رصد خانه جنوبی اروپا در شیلی آغاز شده است. نیروی گرانش یکی از نیروهای بنیادین جهان ماست که تا به امروز موضوع تحقیقات فراوانی بوده است. ضعیف بودن این نیرو نسبت به نیروهای دیگر آزمایش و درک قوانین حاکم بر آن را تا حد زیادی مشکل می‌کند. با این وجود از آن جا که شکل گیری ساختارهای بزرگ کیهانی همچون ستارگان، سیارات، کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی عمدتا تحت تاثیر این نیروست، فهم درست آن کمک بزرگی به درک عالم هستی می‌کند.     ###