1397/05/07

نسبیت عام اینیشتین از آزمون سیاه‌چاله روسفید بیرون آمد

ابرسیاه‌چاله‌ای که در مرکز کهکشان ما قرار دارد به اخترشناسان کمک کرد تا یکی از مهم‌ترین پیش‌بینی‌های اینیشتین را ثابت کنند. این پیش‌بینی اینیشتین 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...
نسبیت عام اینیشتین از آزمون سیاه‌چاله روسفید بیرون آمد

ابرسیاه‌چاله‌ای که در مرکز کهکشان ما قرار دارد به اخترشناسان کمک کرد تا یکی از مهم‌ترین پیش‌بینی‌های اینیشتین را ثابت کنند.
این پیش‌بینی اینیشتین 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 A درستی آن را تائید کردند.
سرخ‌گرایی گرانشی به این دلیل رخ می‌دهد 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 اینیشتین 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 داشت 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 سیاه‌چاله حرکت می‌کنند. وجود این ستارگان که به عنوان ذرات آزمون در میدان گرانشی عمل می‌کنند فرصت منحصر به فردی فراهم می‌کند که بتوانیم میدان گرانشی سیاه‌چاله را بررسی کنیم».
به گفته دکتر فرانک آیزنهاور، از موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک، این مشاهده راه را برای تحقیق بیشتر درباره سیاه‌چاله‌ها باز کرده است. وی گفت: «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.
اس٢ یکی از ستارگان خوشه ‌ستاره‌ای نزدیک به سیاهچاله کمان A 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 A به ١٢٠ برابر فاصله زمین تا خورشید رسید، این ستاره به سرعت حیرت‌آور 8 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 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».
اخترشناسان هنوز رصد اس ٢ را ادامه می‌دهند 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.

نجوم | کاوش‌های فضایی |

نظر شما

پربازدیدکننده ترین خبر

سفر فضاپیمای BepiColumbo به سمت سیاره عطارد آغاز شد

اولین مأموریت آژانس فضایی اروپا (ESA) به سیاره عطارد بامداد روز ۲۸ مهر از پایگاه فضایی گویان فرانسه آغاز شد. فضاپیمای بپی‌کلمبو (BepiColumbo ) رأس ساعت ۵:۱۵بامداد سوار بر ماهواره‌بر آریان ۵ پرتاب شد و سفری هفت ساله را به سمت نزدیک‌ترین سیاره منظومه شمسی به خورشید آغاز کرد. فاصله زمین تا عطارد ۲۴۰میلیون کیلومتر است ولی کل سفر فضاپیمای مورد بحث به حدود 9 میلیارد کیلومتر خواهد رسید. با وجود هوای نیمه ابری، عملیات پرتاب با تلاش مشترک آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی ژاپن (JAXA) به شکل بی نقصی انجام شد. دو دقیقه پس از پرتاب، دو بوستر اولیه از آریان ۵ جدا شدند. طی ۹دقیقه وظیفه موتور اصلی هم به پایان رسید و BepiColumbo سوار بر ماژول انتقال و مرحله بالایی به مدار پایینی زمین رسیدند. نهایتاً در زمان ۲۷دقیقه پس از پرتاب، فضاپیما به طور کامل از سامانه پرتاب جدا شد و سفرش را آغاز کرد. سیگنال‌های اولیه نشان می‌دهند که ماهواره مورد بحث کاملاً سالم و عملیاتی است. به خاطر نیروی گرانش عظیم خورشید، انرژی مورد نیاز برای رسیدن به عطارد تقریباً معادل انرژی برای رسیدن به پلوتو است. آریان ۵ قدرت کافی برای طی این مسیر ندارد و پیشرانه‌های یونی روی فضاپیما هم از عهده این کار بر نمی‌آیند. به همین دلیل بپی‌کلمبو مجبور است مانورهای خاصی را برای دستیابی به سرعت مورد نیاز انجام دهد. یکی از این مانورها در سال ۲۰۲۰ دور زمین انجام می‌شود، دو مورد در سال های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱ دور سیاره ناهید، و شش مانور بین سال های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۵ دور عطارد تا نهایتاً فضاپیما در تاریخ پنجم دسامبر ۲۰۲۵ در مدار مورد نظر قرار گیرد. پس از قرار گرفتن در مدار، بپی‌کلمبو به دو مدارگرد تقسیم می‌شود: مدارگرد مرکوری (MPO) متعلق به آژانس فضایی اروپا و مدارگرد مگنتوسفری مرکوری (MMO) متعلق به ژاپن. برای اولین بار است که دو فضاپیما به شکل همزمان به سمت عطارد ارسال می‌شوند تا در مورد ساختار، میدان مغناطیسی و فقدان اتمسفر این سیاره تحقیق کنند.