تشير نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة إلى أن الجاذبية ناتجة عن انحناء في المكان والزمان، ويبلغ عمرها أكثر من 100 عام. وهي ما زالت متماسكة في وجه المحاولات التي يبذلها الباحثون من أجل تحليل سلوك الجاذبية في الفضاء، لكن الأمر قد لا يستمر إلى الأبد، بحسب دراسة جديدة؛ وفقاً لما نشره موقع CNN الأمريكي.
واُختبرت النظرية، المنشورة عام 1915، على يد أستاذة علم الفضاء والفيزياء في جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس، أندريا غيز وفريقها، عندما قاسُوا الجاذبية بالقرب من الثقب الأسود في مركز مجرتنا، درب التبانة.
ونُشرت دراستهم يوم الخميس، 25 من يوليو/تموز لهذا العام، في دورية Science العلمية.
اقرأ أيضاً
نظرية أكثر شمولاً
وقالت غيز، المؤلفة الرئيسية المشاركة في كتابة الدراسة، في بيان: "أينشتاين على حق، على الأقل في الوقت الحالي. يمكننا أن نستبعد تماماً قانون نيوتن للجاذبية. ملاحظاتنا تتفق مع نظرية أينشتاين النسبية العامة. مع ذلك، فإن نظريته تظهر بالتأكيد نقاط ضعف. فهي لا يمكن أن تشرح بشكل كامل الجاذبية داخل ثقب أسود، وفي وقت ما سنحتاج إلى تخطي نظرية أينشتاين إلى نظرية أكثر شمولاً للجاذبية يمكنها شرح ماهية الثقب الأسود".
ولكن في الوقت الحالي، تقدم النظرية أفضل وصف لكيفية عمل الجاذبية، على حد قول غيز.
كان فريق غيز واحداً من فريقين فقط في العالم يراقبان الدورة الكاملة، التي استغرقت 16 عاماً، لنجم يدعى S0-2 حول الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة.
شملت ملاحظاتهم ثلاثة أبعاد. فقد اقترب النجم من الثقب الأسود في أبريل/نيسان ومايو/أيار وسبتمبر/أيلول 2018، حيث تحرك بسرعة 16 مليون ميل في الساعة. وقدمت البيانات الطيفية التي تغطي أطوال موجية من الضوء نظرة ثاقبة حول تكوين النجم، والتي دُمجت مع قياسات جمعها الفريق على مدار الـ 24 عاماً الماضية.
اقرأ أيضاً
الفرصة الأولى
جُمعت البيانات الطيفية بواسطة مطياف بصري في مرصد "دبليو. إم. كيك" في هاواي، وهو مطياف شُيَّد في الجامعة. وأتاح ذلك للباحثين تحديد قياسات دقيقة لحركة النجم في بعد واحد، ودمجت هذه القياسات مع الصور والملاحظات المأخوذة للنجم في المرصد.
قالت غيز: "ما يجعل أمر S0-2 مميزاً هو أننا حصلنا على مداره الكامل في ثلاثة أبعاد. وهذا ما يعطينا تذكرة الدخول إلى اختبارات النسبية العامة. لقد تساءلنا كيف تسلك الجاذبية بالقرب من ثقب أسود هائل وما إذا كانت نظرية أينشتاين تخبرنا بالقصة الكاملة. تمنحنا مراقبة النجوم وهي تدور في مدارها الكامل، الفرصة الأولى لاختبار مفاهيم الفيزياء الأساسية باستخدام حركات هذه النجوم".
وأضافت أن الباحثين تمكنوا من رؤية كيف امتزج المكان والزمان بالقرب من الثقب الأسود.
وقالت في البيان: "في نسخة نيوتن للجاذبية، المكان والزمان منفصلان ولا يمتزجان؛ لكن في نسخة أينشتاين، فهما يمتزجان بالكامل بالقرب من الثقب الأسود".
أشار ريتشارد جرين، مدير قسم العلوم الفلكية التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم، إلى أن "إجراء قياس بهذه الأهمية الأساسية يتطلب سنوات من المراقبة، وذلك بمساعدة أحدث التقنيات. ومن خلال جهودهم الشاقة، نجحت غيز ومعاونوها في إجراء عملية تحقق ذات أهمية كبيرة لفكرة أينشتاين حول الجاذبية القوية". ونظراً لبعده عن الثقب الأسود، فإن النجم لم يُجتذب إلى داخله.
العديد من الطرق لإساءة تفسير البيانات
تتبع الفريق جزيئات الضوء التي تسمى الفوتونات، التي سافرت من النجم إلى الأرض في رحلة استغرقت 26 ألف عام. واستغرق الأمر من غيز وفريقها سنوات من التخطيط ليكونوا على استعداد لإجراء قياسات الفوتونات.
وقالت: "بالنسبة لنا، نحن نتعامل مع أمر عميق، ونتعامل مع الآن، لكنه حدث في الواقع منذ 26 ألف عام".
درست غيز أكثر من 3 آلاف نجم يدور حول الثقب الأسود في مركز مجرتنا. وللمُضيّ قدماً، ترغب في اختبار المزيد من النجوم بالقرب من الثقب الأسود، بما في ذلك S0-102، الذي لديه مدار قصير يبلغ 11 سنة. إذ أن معظم النجوم الأخرى لديها مدار يتجاوز متوسط عمر الإنسان.
وأوضحت غيز: "نحن نتعلم كيفية عمل الجاذبية. إنها واحدة من أربع قوى أساسية والوحيدة التي اختبرناها على الأقل. هناك العديد من المناطق التي لم نتطرق لها ونطرح حولها سؤال "كيف تعمل الجاذبية هنا؟" من السهل أن تكون مفرط الثقة في حين أن هناك العديد من الطرق لإساءة تفسير البيانات، والعديد من الطرق التي يمكن أن تتراكم بها الأخطاء الصغيرة لتتحول إلى أخطاء كبيرة، وهذا هو السبب في أننا لا نتعجل في تحليلاتنا".