رقصة نجمية تختبر تناظر الجاذبية سريع

الأصل: "Probing a Lorentz-violating parameter from orbital precession of the S2 star around the galactic centre supermassive black hole"
· Qi Qi, Yu Sang, Xiao-Mei Kuang
arXiv:2601.06491 · 2026-01-10 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
حركة نجم بالقرب من الثقب الأسود في مركز درب التبانة لم تُظهر أي انتهاك لتناظر الزمكان.

📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.

النجم S2 يكمل دورة حول الثقب الأسود في مركز درب التبانة كل 16 عامًا، مسرعًا إلى 7650 كيلومترًا في الثانية. مداره عبارة عن قطع ناقص ممدود، وفي أقرب نقطة يقترب النجم من الثقب الأسود بمسافة تعادل 120 ضعف المسافة بين الأرض والشمس. راقب علماء الفلك هذه الرقصة على مدى عقدين من الزمن، مسجلين موقع النجم بدقة كافية لرصد انحرافات تصل إلى بضعة عشرات من الكيلومترات.

هذه القياسات بمثابة اختبار صارم للغاية للجاذبية. تتنبأ النظرية النسبية العامة بأن المكان والزمان متماثلان في جميع الاتجاهات — مثل حقل مستوٍ دون مسارات خفية. لكن بعض الامتدادات النظرية تسمح باحتمال أن هذا الاستواء يختل في المجال القوي للثقب الأسود: يظهر اتجاه مميز، وكأنه أخدود غير مرئي يغيّر مدار النجم قليلًا. بحث العلماء عن مثل هذا الأخدود عبر تحليل بيانات S2 باستخدام طريقة إحصائية معقدة تشبه استعراض آلاف السيناريوهات المحتملة للحركة.

القيود الجديدة أشد بمئات المرات من تلك التي قدمتها صور ظل الثقب الأسود بتلسكوب Event Horizon. مدار النجم أداة أكثر حساسية من الصورة.

النتيجة: لم يُعثر على أخدود. التشويه المحتمل، إن وُجد، أقل من جزء من عشرة آلاف من القيمة المميزة لمجال الجاذبية للثقب الأسود. يظل الزمكان بالقرب من الثقب الأسود مستويًا مثل لوحة قماشية مشدودة جيدًا، ويواصل النجم رقصته المتوقعة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.06491

Testing Lorentz symmetry in strong gravitational fields provides a promising probe of extensions to general relativity. The supermassive black hole Sgr~A* and the orbit of the S-stars offer a laboratory for such tests in a regime beyond weak field limit. We analyze the S2 orbital data focusing on the Schwarzschild-like black hole within bumblebee gravity, where deviations from general relativity are encoded in a single Lorentz-violating parameter $$\ell$$. Using a full 14-dimensional Markov Chain Monte Carlo analysis under uniform and Gaussian priors, we obtain $$\ell = {-8.01 \times 10^{-5}}^{+2.77 \times 10^{-4}}_{-2.09 \times 10^{-4}} $$ and $$\ell = {1.00 \times 10^{-5}}^{+2.90 \times 10^{-4}}_{-2.91 \times 10^{-4}} $$ at $$1\sigma$$ confidence level, respectively. These constraints are about three orders of magnitude tighter than those from Event Horizon Telescope imaging of Sgr~A*.

النجم S2 في أقرب نقطة له من الثقب الأسود يتحرك بسرعة حوالي 2.5% من سرعة الضوء — أي ما يعادل 27 مليون كيلومتر في الساعة.

في رواية «مشكلة الأجسام الثلاثة»، تستخدم حضارة ما انحناء الفضاء للسفر، لكن كوننا، استنادًا إلى S2، لا يسمح بمثل هذه الحيل.

العلماء
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
المفاهيم
متري شفارتسشيلد الثقب الأسود المركزي لدرب التبانة نصف قطر شفارتزشيلد معامل اللف مسييه 87 تفرد الثقب الأسود معامل لورنتز انتهاك ثبات لورنتس مقياس كير الانحراف المداري مركز المجرة مبرهنة بيركهوف