الرقصة الجاذبية للنجوم النيوترونية وانحراف المدار ✦

تخيل نجمين نيوترونيين، مضغوطين إلى حجم مدينة كبيرة، لكن وزن كل منهما يعادل شمساً ونصف. يدوران في رقصة جاذبية لا تهدأ، يقتربان ويبتعدان كل 4.4 ساعة. عند نقطة الحضيض – أقرب نقطة اقتراب – لا يفصل بينهما سوى بضع ثوانٍ ضوئية، وتبلغ سرعتهما ثلاثة ملايين ونصف المليون كيلومتر في الساعة. هذا ليس خيالاً، بل نظام حقيقي PSR J1757−1854، الذي اكتُشف عام 2015 وأصبح منذ ذلك الحين أحد أروع مختبرات النسبية. وعندما يكون أحد النجمين نباضاً، يتحول إشعاعه الراديوي إلى بندول إيقاعي بدقة كونية. فأصغر اضطراب في هذا الإيقاع، ناجم عن انحناء الزمكان حول الرفيق، يسمح لنا بسماع موسيقى الجاذبية القوية الصامتة – إيقاع معاملات ما بعد كبلر.

ولكن حتى في هذه الظروف القاسية، هناك تصحيح يكاد يستحيل التقاطه. وهو المعامل δθ – التشوه الزاوي النسبوي للمدار. فلم يعد المدار إهليلجاً مثالياً: إذ يجبره انحناء الزمكان على "التعرج" بصورة طفيفة، مما يزيح نقطتي الشروق والغروب بأجزاء من الثانية القوسية. في التقريب الأول، يشبه هذا الدوران غير المنتظم للدوارة – المبادرة، ولكن هنا يلتوي اتجاه نقطة الحضيض نفسها. بالنسبة لـ PSR J1757−1854، يُقدر التأثير بخمسة أجزاء من مليون من الثانية القوسية. ولرصده، جمع الفلكيون أرصاداً فائقة الحساسية من تلسكوبات MeerKAT وParkes وGBT وطبقوا التحليل البايزي على بيانات تسع سنوات. ولأول مرة، ظهر δθ بشكل موثوق خلال تسع سنوات فقط، بينما احتاج النظام الأسطوري هالس-تايلور B1913+16 إلى أربعين عاماً.

قياس δθ لم يكن مجرد تأكيد آخر لـ النظرية النسبية العامة لـ أينشتاين. بل كشف النقاب عن هندسة النظام. فقبل ذلك، كانت هناك أربعة احتمالات متساوية لاتجاه محور دوران النباض. وبطرح مساهمة الانحراف من δθ، حصل الفيزيائيون الفلكيون على تشوه نسبوي صرف، يتوافق مع النظرية في سيناريوهين فقط. وهكذا تم استبعاد احتمالين غريبين كانا يتطلبان انقلاباً حاداً للمحور لحظة نشأة النظام. إنه تصوير مقطعي كوني حقيقي: فمن خلال خلل صغير في الرقصة المدارية، نعيد بناء حدث انفجار المستعر الأعظم الذي ولّد النجم النيوتروني الثاني، وربما آلية انهياره. كل خلل من هذا القبيل هو أحفورة للكارثة، متجمدة في حركة النجوم.

والأكثر إثارة للاهتمام كانت المساهمة في تحريك نقطة الحضيض. المعدل الأساسي البالغ 10.365 درجة في السنة يفسره تقريب ما بعد نيوتن، ولكن بعد طرح جميع التأثيرات الكلاسيكية بقي فائض – حوالي 0.0003 درجة/سنة. تم تحديده كمظهر من مظاهر تأثير لينس-ثيرينغ – أي جر المدار بفعل دوران النجم النيوتروني، الذي تم التنبؤ به عام 1918. وإذا أكدت الأرصاد اللاحقة هذه الإشارة، فسيفتح ذلك الطريق لقياس عزم القصور الذاتي مباشرة. وعزم القصور الذاتي للنجم النيوتروني هو مؤشر مباشر لصلابة المادة النووية، ذات المادة التي لا تستطيع حتى أقوى المصادمات إنتاجها. وكأننا نتحسس باطن النجم عبر مجال جاذبيته.

بحلول عام 2031، مع تقدم المبادرة الجيوديسية لتدير محور النباض، واقتراب نقطة الحضيض من خط الرؤية، سنحصل على نافذة جديدة على النظام. إن زيادة دقة قياس الزمن باستخدام مصفوفة SKA قيد الإنشاء، والقياس المستقل للمسافة بواسطة مقاييس التداخل الراديوية، ستزيل آخر الشكوك. حينها سيصبح PSR J1757−1854 مصنعاً حقيقياً للمعرفة عن المادة فائقة الكثافة، قادراً على منافسة حتى كواشف الأمواج الثقالية. وُلِد كنجم نيوتروني مزدوج، واكتُشف كنباض راديوي، وفُهِم كمصمم رقصات نسبوي، هذا النظام لم ينتهِ من كتابة سمفونيته بعد. رقصته مستمرة، وكل نبضة جديدة تبشر بإضفاء نوتات من أعمق الفيزياء.