الجاذبية الخفية: رقصة النجوم الثنائية تتحدى نيوتن ✛ ✦
متزلجان على بحيرة متجمدة حتى الأفق. إنهما بعيدان جدًا لدرجة أن صورتيهما الظليتين تحولتا إلى نقطتين، وجاذبيتهما المتبادلة تكاد تكون مفهومًا لاهوتيًا. وفق تعاليم نيوتن، ينبغي أن يدورا في رقصة فالس بطيئة تخيلية. لكن التلسكوبات ترى شيئًا مختلفًا. الأزواج تدور أسرع، وكأن الجليد نفسه يتنفس تحتهما، مانحًا تسارعًا لا ينبغي أن يكون هناك. في الفضاء، يبدو هذا كتعزيز غامض للجاذبية عند تسارعات متناهية الصغر – أضعف بمئات المرات من جاذبية الأرض.
الأنظمة الثنائية الواسعة هي ميدان اختبار مثالي لطبيعة الجاذبية. فبعكس المجرات، تكاد لا توجد هنا مادة مظلمة التي يُستعان بها عادة لتفسير السرعات الغريبة. إذا بدت الجاذبية هنا أيضًا أقوى من الجاذبية النيوتنية، فسيضطر المرء للاعتراف بوجود شرخ في أساس النظرية. هذا ما اشتبهت به فيرا روبين على المقاييس المجرية، ويتم اختباره الآن على أزواج نجمية منفردة. في دراسة حديثة، قلب العلماء بيانات غايا رأسًا على عقب، وأخضعوها لثلاثة مناخل مستقلة. استبعدوا الاقترابات الكاذبة، وطالبوا بإشارات فوتومترية مثالية، واستقطعوا الأزواج حيث يمكن أن يكون أحد الشريكين قزمًا أحمر غير مرئي. أتاحت مسرحية عددية بارعة مراعاة 'الأطراف الثالثة الزائدة' – نجوم مرافقة خفية، يمكن لوجودها أن يحاكي الشذوذ. لكن كل هذا ذهب سدى.
بعد كل عمليات التنقية، تطابقت السرعة الوسيطة عند التسارعات العالية، حيث يسود نيوتن، تمامًا مع النظرية – علامة على أن البيانات صادقة. لكن بمجرد أن خطونا إلى منطقة الحقول فائقة الضعف، قفزت السرعة: تعززت الجاذبية بمقدار مرة ونصف. تجاوزت الدلالة الإحصائية للانحراف عتبة الخمس سيغما، وفشلت فرضية الأنظمة الثلاثية غير المحسوبة. لإنقاذ الصورة النيوتنية، لزم افتراض عدد غير معقول من الرفقاء الخفيين – عدد يتعارض مع الأرصاد في الوضع الطبيعي.
ماذا بعد؟ الضربة الموجهة إلى 'الجانب المظلم' من علم الكونيات تزداد حساسية. تعود إلى الحياة فكرة جريئة، طُرحت متجاوزة أينشتاين، ومفادها أن الجاذبية نفسها تغير طابعها على الامتدادات الشاسعة. بحلول نهاية هذا العقد، ستسمح البيانات الجديدة من غايا، مدعومة بسرعات ثلاثية الأبعاد من التحليل الطيفي الأرضي، ببناء مدارات آلاف من هذه الأزواج، وستؤكد إما تخلي الجاذبية الكلاسيكية أو ستكشف عن تأثيرات نظامية مجهولة. وبالتوازي، سنُحسّن فهمنا لكيفية تأثير تطور النجوم ومعدنيتها على ولادة الأنظمة الثلاثية. وسنضيف إلى ذلك فكرة مثيرة: التسارع الحرج، حيث ينهار نيوتن، يكاد يتطابق مع ثابت أساسي مُشتق من سرعة الضوء وعمر الكون. وكأن الطبيعة نفسها تهمس لنا أين نبحث عن فيزياء جديدة.
التسارع الذي تجذب به نجمة رفيقها البعيد في زوج واسع نموذجي هو من الضآلة بحيث أنك لو بدأت السقوط بهذا التسارع من ارتفاع متر واحد، لاستغرق الأمر وقتًا أطول من عمر الكون لتصل إلى الأرض.