در قلب خشن و پرتلاطم کهکشان راه شیری، سیاهچالهای کلانجرم به نام کماندار آلفا قرار دارد که جرمی معادل ۴.۳ میلیون برابر خورشید ما را در خود جای داده است. میدان گرانشی این ناحیه افراطی، رفتارهای شگفتانگیزی را در ستارههای پیرامون خود پدید میآورد و اکنون ستارهشناسان جسمی را یافتهاند که تمامی موارد مشابه را پشت سر میگذارد.
این ستاره که S301 نام دارد و در مقالهای تازه در طبیعت تشریح شده است، مدار بیضوی و دشواری را با دوره تناوب ۸.۷ سال حول کماندار آلفا طی میکند. سرعت این ستاره در زمان نزدیکترین گذر به سیاهچاله، یعنی در فاصلهای مشابه فاصله میان زحل تا خورشید، به بیش از ۲۵ هزار کیلومتر در ثانیه میرسد که رقمی خیرهکننده و برابر با ۸.۵ درصد سرعت نور است.
فلیکس مانگ، اخترفیزیکدان از موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک آلمان، در گفتگو با اسپیس نوتس بیمویی سیاهچالهها را چنین تشریح میکند: «مرکز کهکشان مانند یک آزمایشگاه دورافتاده است و ستارهها نقش کاوشگرهای اندازهگیری را دارند.» او میافزاید سنجشهای گروه پژوهشی نشان میدهد که چگونه میتوان خمیدگی فضا-زمان را در پیرامون این سیاهچاله عظیم سنجید.
پیش از این، ستاره دیگری به نام S2 با مدار ۱۶ ساله خود توانسته بود دادههای ارزشمندی درباره انتقال به سرخ گرانشی و پرهش شوارتزشیلد در اختیار دانشمندان بگذارد. اما ستاره S301 بسیار فراتر رفته و در مداری کشیده، تا حدود ۱۰ بار نزدیکتر از S2 به سوی مرکز کهکشان شیرجه میزند و به بیشترین سرعت خود دست پیدا میکند.
در نزدیکترین نقطه این مدار، ستاره از درون بافت فضا-زمنی عبور میکند که به واسطه چرخش سیاهچاله به اطراف کشیده میشود و این پدیده موسوم به کشش فضا-زمان یا اثر لنز-تیریرینگ است. مقایسه مدار واقعی و تغییریافته این ستاره با حالت پیشبینیشده، مبنایی فراهم میکند تا پژوهشگران بتوانند سرعت چرخش سیاهچاله را محاسبه کنند.
این دستاورد میتواند ما را به هدف بزرگ آزمون قضیه بیمویی نزدیکتر سازد؛ نظریهای که بیان میدارد ویژگیهای میدان گرانشی یک سیاهچاله بدون بار، تنها از روی جرم و سرعت چرخش آن قابل پیشبینی است. مانگ در ادامه یادآور میشود که گروه آنها پیشتر جرم کماندار آلفا را با دقت بسیار بالایی اندازه گرفته است و محاسبه سرعت چرخش، گام بعدی در اثبات این قضیه به شمار میرود.
مدار فوقالعاده کشیده S301 همچنین نشان میدهد که این ستاره احتمالاً روزی بخشی از یک سامانه دوتایی بوده که بیش از حد به مرکز کهکشان نزدیک شده است. بر اساس پدیدهای موسوم به مکانیسم هیلز، سیاهچاله میتواند چنین جفت ستارهای را از هم جدا کرده و یکی را در مداری تنگ به دام بیاندازد و دیگری را با سرعتی سرسامآور به بیرون پرتاب کند.
رصدخانهها و ابزارهای آینده مانند میکادو در تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوب اروپا، به ستارهشناسان کمک خواهند کرد تا حرکت این ستاره را با دقت سه بعدی بازسازی کنند. با توجه به اینکه S301 در اواخر سال ۲۰۳۱ بار دیگر به نزدیکترین فاصله خود از مرکز کهکشان میرسد، ردیابی مستمر آن ادامه خواهد داشت.
جزئیات کامل این کشف تازه در نشریه طبیعت منتشر شده است و دانشمندان امیدوارند با یافتن ستارگان مشابه دیگر در آینده نزدیک، اندازهگیری چرخش سیاهچاله مرکزی راه شیری با دقت و قطعیت بیشتری انجام پذیرد.
چشمانداز آینده در بررسی قلب کهکشان
رصد مداوم این ستارههای پرسرعت نه تنها رازهای پنهان پیرامون سیاهچالههای کلانجرم را آشکار میسازد، بلکه گامی بنیادین در جهت آزمون دقیقترین نظریههای فیزیک مدرن در سختترین شرایط کیهانی به شمار میرود.
