S301: أسرع نجم معروف

نجم يندفع حول الثقب الأسود في مجرتنا كل 8.7 سنة، بأكثر من 8% من سرعة الضوء عند أقرب نقطة

خطوة بخطوة

قلب درب التبانة

حوله تحتشد نجوم S، بضع عشرات من النجوم في مدارات مائلة ومستطيلة. يستغرق S2، أسطعها، 16 سنة ليُتمّ دورته. أما S301، المكتشف عام 2023، فيدور في أقل من 9 سنوات، ويقترب أكثر وأسرع من أي نجم معروف آخر. ما يُقاس وما يُرسم: المدارات هي المقيسة؛ أما الخطوط والتسميات ونجوم السماء فمرسومة.

كيف اكتُشف S301

في مركز المجرة يساوي جزء من الألف من الثانية القوسية نحو 8 و.ف. والتلسكوب الكبير المنفرد يطمس كل ما يقع ضمن نحو 60 جزءًا من الألف من الثانية القوسية في بقعة واحدة. يجمع GRAVITY ضوء التلسكوبات الأربعة لمقياس التداخل في التلسكوب الكبير جدًا التابع لـESO في تشيلي، ومنذ 2017 يرصد الفريق الثقب نحو 100 ساعة في السنة.

لماذا يدور

صورة نيوتن: ارمِ كرة جانبيًا بقوة كافية فتسقط حول الأرض بدل أن تسقط عليها. تحني الجاذبية مسار النجم نحو الثقب طوال الوقت. في البعيد يتحرك ببطء ويعود ليسقط؛ وفي القريب يتحرك بسرعة تكفي ليلتفّ ويصعد مبتعدًا من جديد. ولا شيء يسلبه طاقته، فيدور بالطريقة نفسها مرة بعد مرة.

الإحساس بدوران الثقب

تقول نظرية أينشتاين إن الكتلة الدوّارة تسحب المكان والزمان معها: إنه تأثير Lense–Thirring. حول الأرض هو ضئيل جدًا؛ فقد احتاج القمر الصناعي Gravity Probe B سنوات لقياسه. وقرب الثقب الأسود يكبر بسرعة كلما اقتربت، وS301 أول نجم معروف يقترب بما يكفي ليُظهره مداره.

مقدار دوران المدار يخبرنا بسرعة دوران الثقب. وقياس دورتين كاملتين، أي نحو عشر سنوات من الرصد، ينبغي أن يكفي. والجواب يتعلق بكيفية نمو الثقوب السوداء: بتغذية منتظمة من جهة واحدة، تزيد سرعة دورانها، أو بوجبات صغيرة كثيرة من كل الاتجاهات، تتركها تدور ببطء.

لماذا لا يتمزّق

لذا فـS301 في أمان: عند أقرب نقطة لا يتجاوز المدّ نحو جزء من الألف من جاذبيته الذاتية، ولا يسخّن النجم إلا قليلًا جدًا لا يُذكر. أما العملاق الأحمر، الأكبر منه مئات المرات، فكانت طبقاته الخارجية ستُنتزع في مدار كهذا، والنجم الذي يتأرجح داخل نصف قطر المدّ يُمزَّق إربًا، كما يُرى في ومضات التمزق المدّي في مجرات أخرى.