في مركز درب التبانة توجد ثقب أسود فائق الكتلة، يعرفه علماء الفلك بالرمز Sgr A*. تم اكتشافه في سبعينيات القرن الماضي، لكنه ظل لفترة طويلة مجرد نقطة على خريطة السماء: لم يكن بالإمكان قياس كتلته أو أبعاده مباشرة. كل ما نعرفه عن Sgr A* حصلنا عليه بطريقة غير مباشرة — من خلال حركة النجوم التي تدور حوله. ووفقًا لهذه البيانات، تقترب كتلة الثقب الأسود من 10^37 كيلوغرامًا، مما يجعله عملاقًا حقيقيًا حتى بمقاييس المجرة. لم يتم الحصول على صورة مباشرة إلا في السنوات القليلة الماضية، والآن أصبح لدى العلماء فرصة لدراسة هذا الجسم بتفصيل أكبر بكثير مما كان ممكنًا في السابق.
النجم S301: صاحب الرقم القياسي بين المدارات
لرصد المنطقة المحيطة بـ Sgr A*، يُستخدم جهاز GRAVITY المثبت على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي. يجمع الجهاز ضوء أربع مرايا في نظام واحد، مما يعطي دقة تضاهي قدرات تلسكوب افتراضي بقطر 130 مترًا. تحديدًا GRAVITY هو ما مكّن فريقًا من علماء الفلك من تتبع حركة النجوم بالقرب من أفق حدث الثقب الأسود منذ عام 2017. في عام 2023، أسفرت الأرصاد عن نتيجة غير متوقعة: تم اكتشاف نجم أُطلق عليه اسم S301، يتصرف بشكل مختلف تمامًا عن بقية النجوم.
تبين أن مدار S301 شديد الاستطالة. فترة الدوران تبلغ 8.7 سنة فقط — أي أسرع بأكثر من ثلاث سنوات من أي نجم معروف في هذه المنطقة. انحراف المدار، أي درجة انحرافه عن الدائرة، يساوي 0.9832. للمقارنة، حتى بلوتو، الذي يُعتبر بطل الاستطالة بين كواكب النظام الشمسي، لا تتجاوز هذه القيمة عنده 0.25. في جوهر الأمر، مدار S301 قريب جدًا من المدار المكافئ لدرجة أن النجم يقف حرفيًا على حافة الهروب من قبضة جاذبية الثقب الأسود.
عند نقطة الاقتراب الأقصى، التي يسميها علماء الفلك الحضيض، يتسارع S301 إلى سرعة تبلغ حوالي 25,000 كيلومتر في الثانية — أي أكثر من ثمانية بالمائة من سرعة الضوء. في تلك اللحظة، تقل المسافة إلى الثقب الأسود إلى حوالي 11 وحدة فلكية، وهو ما يزيد قليلًا عن المسافة من الشمس إلى زحل. وفقًا للباحثين، يمر S301 أقرب بعشر مرات إلى Sgr A* من أي جسم معروف آخر لدينا. النجم أكبر بحوالي مرة ونصف من الشمس، ولو كان أكثر كتلة، لكانت جاذبية الثقب الأسود قد مزقته على الأرجح. حقيقة أن S301 بقي سليمًا تشير إلى أننا نشهد حالة نادرة حيث يبدو أن الطبيعة اختارت المعايير بعناية لتمكين النجم من البقاء.
من المحتمل أيضًا أن أصل S301 غير عادي. يعتقد علماء الفلك أن النجم كان يومًا ما جزءًا من نظام ثنائي اقترب كثيرًا من Sgr A*. قد يكون مجال الجاذبية القوي للثقب الأسود قد دمر الثنائي، قاذفًا بالرفيق بعيدًا، ومرسلًا النجم نفسه إلى مدار جديد أضيق بكثير. هذا التفسير يتوافق مع الديناميكا المرصودة ويسمح بفهم كيف تتشكل مثل هذه المسارات المتطرفة في مركز المجرة.
ماذا سيكشف مدار S301 عن دوران Sgr A*
مثل هذا المدار الضيق في حد ذاته يُعد إحساسًا علميًا، لكن القيمة الرئيسية لـ S301 تكمن في أنه يتيح قياس ما كان سابقًا بعيد المنال: دوران الثقب الأسود. وفقًا للنظرية النسبية العامة، يسحب الجسم الضخم الدوار الزمكان نفسه معه. بالنسبة للثقب الأسود، يتجلى ذلك في أن مدار أي جسم يمر قريبًا بما يكفي ينحرف تدريجيًا — وهو ما يُعرف بالبادئية. حجم هذا التأثير يعتمد مباشرة على مدى سرعة دوران الثقب الأسود.
المشكلة أن البادئية تتناقص بسرعة مع المسافة: فهي تتناقص بما يتناسب مع مكعب نصف قطر المدار. بالنسبة لمعظم النجوم المعروفة حول Sgr A*، هذا يعني أن إزاحة ملحوظة للحضيض لن تتراكم إلا على مدى آلاف السنين من الأرصاد المستمرة. S301 قريب جدًا لدرجة أن تأثير البادئية يجب أن يصبح قابلاً للقياس خلال عشر سنوات فقط. وفقًا لتقديرات الباحثين، حتى الأدوات الحالية قادرة على تتبع مدار هذا النجم بدقة كافية لتقييم دوران Sgr A*.
إذا أكدت الأرصاد تنبؤات النظرية، فستكون هذه خطوة بالغة الأهمية في فهم ليس فقط Sgr A*، بل وفيزياء الثقوب السوداء بشكل عام. التحسينات الإضافية في دقة التلسكوبات أو تراكم سلسلة بيانات أطول ستسمح للعلماء بالمضي قدمًا — لاختبار ما إذا كان الثقب الأسود جسمًا كرويًا مثاليًا، أم أن مجال جاذبيته يتميز بخصائص إضافية تتجاوز الكتلة والدوران. ستفتح هذه الاختبارات مستوى جديدًا من الدقة في دراسة أكثر الأجسام تطرفًا في الكون، وربما تقربنا من الإجابة على سؤال كيف يكون الزمكان منظمًا في الظروف القصوى.
في الوقت الحالي، يظل S301 جسمًا فريدًا — النجم الوحيد المعروف القادر على إخبارنا عن دوران Sgr A* دون حيل تقنية إضافية. كل ما تبقى هو مراقبته بصبر، وخلال عشر سنوات فقط، ربما نحصل على واحدة من أدق الصور لثقب أسود يقع في مركز مجرتنا.
