البوصلة النجمية: S301 وقياس دوران الثقب الأسود ✛

الأصل: "S301 and friends: Measuring the spin of Sgr A*"
arXiv:2607.24931v1 · 2026-07-27 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
النجم المُكتشف حديثاً S301، الذي يمر أقرب بـ30 مرة إلى الثقب الأسود من حامل الرقم القياسي السابق، سيتيح قياس دوران الزمكان مباشرة.

على بعد 26,000 سنة ضوئية من الأرض، في قلب درب التبانة، يندفع النجم S301 عبر الفضاء بسرعة 18,000 كيلومتر في الثانية. إنه يدور حول الثقب الأسود الهائل Sgr A* في مدار بيضاوي. عند نقطة الاقتراب الأقصى، يفصل النجم عن الثقب 280 نصف قطر جاذبي فقط — تقريباً مثل المسافة من الشمس إلى أورانوس. للمقارنة، كان حامل الرقم القياسي السابق S2 يبعد عشرة أضعاف ذلك.

مدار S301 هو بوصلة سماوية فائقة الحساسية. يشير مؤشرها إلى الاتجاه الذي يحدده تأثير جر الزمكان انحناء الزمكان الناتج عن الثقب الدوار. لكن بالقرب منه يوجد قرص ضخم من الغاز وبقايا النجوم. مجاله الجاذبي يدير المدار ببطء، مثل شذوذ مغناطيسي يخل بالبوصلة.

تأثير Josef Lense-ثيرينغ، المحسوب عام 1918 من معادلات Albert Einstein، يجعل الثقب الأسود الدوار يلف الزمكان مثل قمع في دوامة. كلما اقتربنا من الثقب، زاد الالتواء.

وجد علماء الفلك طريقة لمعايرة البوصلة. النجوم S2 وS38 وS55 لها نفس نقاط المدار البعيدة تقريباً مثل S301، لكنها تمر أبعد بكثير من الثقب. مبادرة مداراتها تتحدد بالكامل تقريباً بواسطة القرص — فهي بالكاد تشعر بلف الزمكان. تعمل هذه النجوم المرجعية كأقطاب معايرة: بقياس حركتها، نعيد بناء خريطة الشذوذ الجاذبي ونطرحها من قراءات S301. إشارة دوران الثقب عند S301 أقوى بـ30 مرة من تلك عند S2.

وليس هذا كل شيء. مدار S301 يعاني من مبادرة وصفها Karl Schwarzschild — حوالي درجتين لكل دورة. بسببها، تتغير مساهمة القرص من دورة إلى أخرى، بينما تأثير Josef Lense-ثيرينغ ثابت. هذا مفتاح زمني إضافي لفصل الإشارات.

القياس المباشر لدوران Sgr A* سيختبر نظرية انعدام الشعر: الثقب الأسود يوصف فقط بالكتلة والدوران والشحنة. سيكشف هذا أيضاً كيف نما مركز مجرتنا — هل اندمجت الثقوب أم أن المادة سقطت بشكل منتظم.

بدأ مؤشر بوصلة S301 بالفعل دورانه البطيء. مع الأدوات الجديدة — تلسكوب ELT ومقياس التداخل المُحسّن GRAVITY+ — ستزداد الدقة بعشرة أضعاف. خلال عقدين من الزمن، سيرسم علماء الفلك خريطة جاذبية لمركز المجرة بدقة غير مسبوقة، ويفصلون الدوامة عن الانجراف، وسيرون لأول مرة دوران الزمكان نفسه.

نقطة حضيض S301 هي 280 نصف قطر جاذبي فقط، أي ما يعادل المسافة من الشمس إلى أورانوس تقريباً. وعلى هذه المسافة من الثقب الأسود، يتسارع النجم إلى 6% من سرعة الضوء - 18 ألف كيلومتر في الثانية. ولو بنينا مركبة نجمية تسير بهذه السرعة، لبلغت بروكسيما القنطور في 70 عاماً.

فكرة قياس دوران الثقب الأسود عبر حركة النجوم القريبة تذكرنا بذروة فيلم "إنترستيلار"، حيث يستكشف الأبطال الثقب الأسود الدوار غارغانتوا. في الواقع الأمور أكثر تواضعاً: الرامي A* أضخم بملايين المرات، لكن دورانه قد يكون معتدلاً - ومع ذلك سيكون قياسه حدثاً تاريخياً.

\Delta\Omega_{\rm LT} = \frac{4\pi\chi}{(1-e^2)^{3/2}\sin i}\left(\frac{r_g}{a}\right)^{3/2}\sin\beta\sin\lambda
يتناسب مع الدوران χ ويعتمد بشدة على نقطة الحضيض (r_p = a(1-e))
\Delta\Omega_{\rm disk} \sim \frac{M_{\rm disk}}{M_{\rm BH}} g(e,\alpha)\cos i
تتحدد بالأوج وتكاد لا تعتمد على الحضيض
العلماء
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
المفاهيم
مبادرة اختلال المحاذاة النجمي الكوكبي معدل الدوران عزم الدوران ثانية قوسية منحنى دوران المجرة