نجم S2 يختبر الثقب الأسود في مركز المجرة سريع
في مركز درب التبانة يختبئ شيء ضخم — أثقل من الشمس بأربعة ملايين مرة. النجم S2، مثل متسابق في منعطف حاد، يلتف حول هذا الجسم في مدار إهليلجي كل ستة عشر عامًا، مسرعًا إلى 7650 كيلومترًا في الثانية. من خلال طريقة حركته بالضبط، يحاول علماء الفلك فهم ما هو هذا "الشيء".
يُعتقد عادةً أن هناك ثقبًا أسود — منطقة تكون فيها الجاذبية قوية لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الإفلات. لكن الفيزيائيين اقترحوا أيضًا خيارات أخرى: ثقب أسود بشحنة كهربائية، وثقوب سوداء "منتظمة" بدون نقطة كثافة لا نهائية في المركز، وحتى "تفرد عارٍ" — جسم غريب بدون أفق يمكن إخفاء التفرد خلفه. أخذ مؤلفو العمل الجديد مسار النجم S2 وحسبوا كيف سيبدو في كل من هذه الخيارات.
أظهرت المقارنة مع الملاحظات من التلسكوب الكبير جدًا أن الثقب الأسود العادي، والثقب الأسود المشحون، وأحد النماذج المنتظمة تعطي تنبؤات متطابقة تقريبًا. لا تظهر الاختلافات بينها حتى الآن. ومع ذلك، بالنسبة للـ"تفرد العاري" والخيارات الغريبة الأخرى، تم تحديد قيود على معاملاتها. كلما كانت قياسات موقع النجم أكثر دقة، أصبحت هذه الحدود أكثر صرامة.
النجم S2 يشبه مسبارًا أطلقته الطبيعة نفسها في قلب المجرة. مساره الحالي يقول: "لا أستطيع بعد التمييز بين ثقب أسود وآخر". لكن الملاحظات الجديدة باستخدام VLT وتلسكوبات كيك تعد بدقة أكبر، وعندها ربما يتضح أي "وحش" يكمن في مركز درب التبانة.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.18994
In this work, we perform a relativistic test of the spacetime geometry of Sagittarius A* (Sgr A*) using the orbit of the S2 star. We consider a broad class of compact object models, including Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, Bardeen, Hayward, and Simpson-Visser black holes, as well as the Janis-Newman-Winicour naked singularity spacetime. For each geometry, we integrate the timelike geodesic equations and consistently project the resulting trajectories onto astrometric and spectroscopic observables, incorporating R{\o}mer time delay and relativistic redshift effects. The theoretical predictions are tested with current Very Large Telescope (VLT) observations of the S2 star, while simultaneously imposing constraints from the Event Horizon Telescope shadow size. We find that several spacetimes that are degenerate at the level of shadow imaging, most notably Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, and Bardeen regular black hole geometries, remain statistically indistinguishable when tested against present S2 data. We further carry out a statistical model comparison based on the Akaike and Bayesian information criteria (AIC and BIC) to evaluate the relative performance of the alternative spacetime models. Our analysis also constrains the generalized charge like parameter $$q/M$$ in non-Schwarzschild spacetimes based on current S2 star observations, and identifies specific black hole and horizonless geometries that can be further tested with forthcoming high precision astrometric observations from the VLT and Keck telescopes.
عند اقترابه من الجسم المركزي، يتحرك النجم S2 بسرعة تبلغ حوالي 2.5% من سرعة الضوء — وهو أحد أسرع الأجسام التي يمكن تتبعها في مدار.