نجم العدّاء: مطاردة أسرع نجم في المجرة

الأصل: "Catching Up with the Fastest Star in the Galaxy: A Two-Passage GRAVITY+ Campaign to Detect S301's Schwarzschild Precession"
· Joseph Catanzarite
arXiv:2609.06936v1 · 2026-09-07 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
يستعد علماء الفلك لحملة رصد لالتقاط انحراف مدار النجم S301 في الفضاء المنحني قرب الثقب الأسود.

تخيل عدّاءًا سريعًا يلتف حول منارة على حافة منحدر بأقصى سرعته. في كل دورة، يمر بمسار مختلف قليلًا، لأن الرياح الصادرة من المنارة تدفعه جانبًا. في مركز مجرتنا يوجد نجم S301، يندفع حول ثقب أسود فائق الكتلة بسرعة 25,600 كيلومتر في الثانية. هذا أسرع 14 مرة من أسرع مركبة فضائية صنعها الإنسان. مداره ليس مغلقًا: في كل دورة، ينحرف بزاوية صغيرة جدًا بسبب انحناء الفضاء قرب الثقب الأسود. يُسمى هذا الانحراف مبادرة شفارتزشيلد (Schwarzschild precession).

سابقًا، شوهد هذا الانحراف عند النجم S2، لكن مداره يبعد عشر مرات عن الثقب الأسود، والمبادرة عنده شبه غير ملحوظة. أما S301 فقصة مختلفة تمامًا. إنه يقترب من الثقب الأسود لدرجة أن الضوء القادم منه إلينا يستغرق وقتًا إضافيًا يجب أخذه في الحسبان عند الحسابات. لالتقاط هذا الانحراف، يخطط علماء الفلك لاستخدام منظومة تلسكوبات GRAVITY+، التي يمكنها قياس موقع النجم بدقة تصل إلى 100 ميكروثانية قوسية. هذا مثل رؤية عملة معدنية على القمر من الأرض. ستبدأ الحملة في عام 2028 وتستمر 13 عامًا، وستكون المراقبات متكررة بشكل خاص في اللحظات التي يمر فيها النجم بأقرب نقطة من الثقب الأسود.

المشكلة: أول اقتراب للنجم من الثقب الأسود في عام 2031 سيتزامن مع وقوع الشمس بيننا وبين مركز المجرة. لن تتمكن التلسكوبات من رؤية النجم لمدة 153 يومًا كاملة.

ولكن حتى مع هذا التشويش، ستنجح الخطة. قام العلماء بمحاكاة جميع الأخطاء المحتملة: ارتجاج الغلاف الجوي، وعدم الدقة في موقع الثقب الأسود نفسه، وتأثير النجوم الأخرى. اتضح أنه بعد احتساب جميع التشويشات، سيكون انحراف المدار مرئيًا بدقة 3.2%. هذا مثل قياس طول غرفة بدقة ملليمتر بينما تقف في نهاية ممر. هذه النتيجة لا تعتمد على سرعة دوران الثقب الأسود، لذا فهي اختبار عادل لنظرية الجاذبية.

المثير للاهتمام: إذا كان النجم S301 يطير من الأرض إلى القمر، لاستغرق هذا المسار 15 ثانية فقط.

مطاردة أسرع نجم في المجرة قد بدأت للتو. إذا سارت المراقبات وفقًا للخطة، فبحلول عام 2041 سيحصل علماء الفلك على أول دليل مباشر على أن مدار نجم ينحرف في مجال جاذبية قوي لثقب أسود. وهذا يعني أن العدّاء الذي يلتف حول المنارة سيساعدنا في اختبار كيفية تنظيم المكان والزمان في أقصى الظروف قسوة في الكون.

يتحرك S301 عند أقرب نقطة بسرعة 25,600 كم/ث، أي أكثر من 14 مرة أسرع من أسرع مسبار فضائي أطلقه الإنسان على الإطلاق. إذا احتاج مثل هذا النجم إلى الطيران من الأرض إلى القمر، لقطع هذه المسافة في 15 ثانية.

في رواية «ضوء النجوم البعيدة» للكاتب غريغ إيغان، تُوصف حضارة تعيش على كوكب يدور حول ثقب أسود فائق الكتلة، حيث تؤثر المبادرة المدارية على المناخ. هنا نفس الفيزياء، لكن تُرصد من مسافة آمنة.

\dot{\omega} = \frac{6\pi GM_\bullet}{c^2 a (1-e^2) P}
معدل دوران المحور الرئيسي للمدار بالراديان لكل وحدة زمن