منذ سبعينيات القرن الماضي ، افترض علماء الفلك أنه في مركز مجرتنا ، على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من الأرض ، يوجد ثقب أسود فائق الكتلة (SMBH) يعرف باسم القوس A *. يُقدّر أن قطر الثقب الأسود الذي يبلغ قطره 44 مليون كيلومتر (27.3 مليون ميل) ويزن ما يقرب من 4 ملايين كتلة شمسية ، كان له تأثير عميق على تكوين وتطور مجرتنا.
ومع ذلك ، لم يتمكن العلماء أبدًا من رؤيتها بشكل مباشر ولم يتم الاستدلال على وجودها إلا من تأثيرها على النجوم والمواد المحيطة بها. ومع ذلك ، تمكنت الملاحظات الجديدة التي أجراها تعاون GRAVITY ** من تقديم الملاحظات الأكثر تفصيلاً حتى الآن للمسألة المحيطة بال القوس A * ، وهو أقوى دليل حتى الآن على وجود ثقب أسود في مركز درب التبانة.
الدراسة التي تصف نتائجها - "الكشف عن الحركات المدارية بالقرب من آخر مدار دائري مستقر للثقب الأسود الضخم SgrA *" ، والذي ظهر مؤخرًا في المجلة الفلك والفيزياء الفلكية - قاده راينهارد جينزيل من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض (MPE) وشمل العديد من العلماء الذين يشكلون تعاون GRAVITY.
يُشار إلى تعاون GRAVITY (الذي يتكون من علماء من العديد من معاهد البحث والجامعات الأوروبية) بسبب ارتباطهم بأداة GRAVITY ، والتي تعد جزءًا من مقياس التداخل التلسكوبي الكبير جدًا (VLTI) التابع لـ ESO. يجمع هذا الجهاز بين الضوء من تلسكوبات الوحدات الأربعة في VLT لإنشاء تلسكوب افتراضي يبلغ قطره 130 مترًا (426.5 قدمًا).
على مدار العامين الماضيين ، استخدم هذا الفريق هذه الأداة لمراقبة مركز المجرة و Sgr A * لمراقبة الآثار التي لها على البيئة المحيطة. كان الغرض من هذه الملاحظات هو اختبار التوقعات التي وضعتها نظرية أينشتاين للنسبية العامة ومعرفة المزيد عن SMBHs من خلال دراسة أقرب مرشح متاح.
كان الغرض الآخر هو البحث عن الحركات المدارية لمشاعل الأشعة تحت الحمراء (المعروفة أيضًا باسم "النقاط الساخنة") في قرص تراكم Sag A * (حزام الغاز الذي يدور حول الثقب الأسود). يحدث التوهج عندما يتم سحب هذا الغاز ، الذي يتم تسريعه إلى السرعات النسبية ، في أقرب وقت ممكن من أفق حدث الثقب الأسود - وهو ما يعرف باسم المدار الدائري الثابت الداخلي (ISCO) - دون استهلاكه.
باستخدام أداة GRAVITY على VLTI ، لاحظ الفريق توهجات قادمة من الحزام تسارعت إلى 30٪ من سرعة الضوء في مدار دائري حول Sag A *. لم تكن هذه المرة الأولى التي تمت فيها ملاحظة مادة تدور بالقرب من نقطة اللاعودة في الثقب الأسود ، بل كانت أكثر الملاحظات تفصيلًا حتى الآن حول المواد التي تدور حول هذا الثقب الأسود.
كما قال أوليفر بفول ، العالِم في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض والمؤلف المشارك في البحث ، في بيان صحفي صدر حديثًا عن ESO:
“من المذهل أن نشاهد بالفعل مادة تدور حول ثقب أسود هائل بسرعة 30٪ من سرعة الضوء. لقد سمحت لنا حساسية الجاذبية الهائلة بمراقبة عمليات التراكم في الوقت الفعلي بتفاصيل غير مسبوقة.“
كما أكدت الملاحظات التي أجراها النظرية القائلة بأن Sag A * هو في الواقع ثقب أسود فائق الكتلة - يُعرف أيضًا باسم "نموذج الثقب الأسود الضخم". وكما أوضح جينزل ، فإن هذا الإنجاز هو شيء يتطلع إليه العلماء منذ عقود. وقال: "كان هذا دائمًا أحد مشروعات أحلامنا ، لكننا لم نجرؤ على الأمل في أن يصبح ذلك ممكنًا قريبًا".
ومن المثير للاهتمام أن هذه ليست المرة الأولى التي يستخدم فيها تعاون GRAVITY VLTI لمراقبة مركز مجرتنا. في وقت سابق من هذا العام ، استخدم الفريق GRAVITY و Spectrograph للمراقبة الميدانية المتكاملة في أداة الأشعة تحت الحمراء القريبة (SINFONI) لقياس تحركات النجم أثناء إجرائه عن قرب مع Sag A *.
مع اقتراب النجم (S2) من مجال الجاذبية القصوى لل القوس A * ، قام الفريق بقياس موقع النجم وسرعته وقارنهما بالقياسات السابقة. بعد مقارنتها بنظريات الجاذبية المختلفة ، تمكنوا من التأكد من أن سلوك النجم كان متسقًا مع التنبؤات التي قدمتها نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
كان هذا إنجازًا كبيرًا ، لأنها كانت المرة الأولى التي يتم فيها تأكيد النسبية العامة في مثل هذه البيئة القاسية. كما أوضح بفول:
“كنا نراقب S2 عن كثب ، وبالطبع نراقب القوس A * دائمًا. خلال ملاحظاتنا ، كنا محظوظين بما يكفي لملاحظة ثلاثة مشاعل مشرقة من حول الثقب الأسود - لقد كانت صدفة محظوظة!“
في النهاية ، تم تحقيق هذه الملاحظات الرائدة بفضل مزيج من التعاون الدولي والأدوات الحديثة. في المستقبل ، من المؤكد أن الأدوات الأكثر تقدمًا - والأساليب المحسّنة لمشاركة البيانات - ستفتح أسرارًا أكثر للكون وتساعد العلماء على فهم كيف أصبح.
وتأكد من مراجعة هذا ESOcast الذي يتحدث عن هذا الاكتشاف الأخير ، من باب المجاملة لـ ESO:
** يتألف تعاون GRAVITY من أعضاء من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض ، ومرصد LESIA Paris ، والمركز الوطني للأبحاث العلمية (CNRS) ، ومعهد ماكس بلانك للفلك ، و Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) والمرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) والعديد من الجامعات الأوروبية.
