نجم يرقص مع المادة المظلمة قرب ثقب أسود ⚡ экспресс
لدراسة توزع المادة المظلمة حول الثقوب السوداء فائقة الكتلة، تم تحليل حركة النجم S2 في مجال حل شوارزشيلد المعمم، المندمج مع هالة من نوع دينين (1,4,γ) وγ اختياري. تم اشتقاق معادلات الحركة، وتم الحصول على إزاحة الحضيض. استنادًا إلى مجموعتي بيانات رصدية (Do et al., 2019; Gillessen et al., 2017) وباستخدام MCMC، حُددت أفضل قيم للمعاملات وحدودها العليا بنسبة 95%: بالنسبة للمجموعة الأولى γ = 1.18^{+1.03}_{-0.81}, ρ_s = 0.37^{+0.42}_{-0.29}, r_s = 0.05^{+0.05}_{-0.03} مع حدود عليا γ<2.66, ρ_s<0.93, r_s<0.16; وبالنسبة للثانية — γ=1.23^{+1.01}_{-0.85}, ρ_s=0.31^{+0.44}_{-0.26}, r_s=0.14^{+0.18}_{-0.10} مع قيود γ<2.67, ρ_s<0.92, r_s<0.52. تُظهر النتائج أن القياسات الدقيقة لمدارات النجوم قادرة على فرض قيود مهمة على توزيعات المادة المظلمة في أنوية المجرات وإلقاء الضوء على محيط Sgr A*.
في قلب مدينتنا النجمية — المجرة — يكمن ثقب أسود فائق الكتلة، الرامي A* (Sagittarius A*). يدور حوله النجم S2 في رقصة سريعة. لكن حركاته لا تكشف فقط عن جاذبية الثقب: فهناك شريك غير مرئي في الرقصة — المادة المظلمة. في سبعينيات القرن الماضي، أظهرت فيرا روبين أنه لولاها لتفككت المجرات، لكن توزيعها بالقرب من الثقوب السوداء نفسها ظل لغزًا.
طبق الفلكيون نموذجًا رياضيًا مرنًا، مبنيًا على معادلات شوارتزشيلد، على أرصاد النجم S2 الممتدة لسنوات. لم يحتاجوا إلى افتراض شكل السحابة غير المرئية مسبقًا — فالنموذج تكيف معها بنفسه، مستندًا إلى انحرافات طفيفة في «رقصة» النجم. وهكذا تمكنوا لأول مرة من تحديد كمية المادة المظلمة التي يمكن أن تتراكم في محيط الثقب الأسود.
الأمر الأكثر إدهاشًا: أن هذه الكسور الضئيلة من النسبة المئوية في تشوه المسار، المتراكمة عبر عدة دورات، كانت كافية «لوزن» غير المرئي. لولا المادة المظلمة، لكان النجم S2 قد غادر المسرح منذ زمن طويل، وما كنا لنعرف أبدًا عن هذا المصمم الخفي للرقصة. إن فهم هذه الكوريغرافيا الجذبية الدقيقة يعطينا مفتاحًا لكيفية قيادة المادة المظلمة لنمو المجرة بأكملها. في الجوهر، انحناء الزمكان — وهو بمثابة المسرح الذي ينزلق عليه الراقصون — هو الذي أظهر الشريك المظلم.
🎯 الثقب الأسود الرامي A* أثقل من الشمس بأربعة ملايين مرة، لكنه مضغوط في منطقة أصغر من مدار عطارد.