يقترح العلماء أن التلسكوبات المتقدمة يمكن أن تكتشف فروقًا دقيقة في صور الثقوب السوداء لتقييم نظريات الجاذبية البديلة. قد تكشف الخلفاء لتلسكوب أفق الحدث عن انحرافات من النسبية العامة في بيئات جاذبية متطرفة. ومع ذلك، سيتطلب اكتشاف هذه الفروق جمع بيانات واسع النطاق على مدى سنوات.
لقد قدم تلسكوب أفق الحدث مؤخرًا أول صور لمحيطات الثقوب السوداء، مما يعزز الدقة في المناطق المهيمنة بالجاذبية المتطرفة. يثير هذا التقدم أسئلة حول طبيعة الجاذبية، نظرًا لعدم توافق النسبية العامة مع ميكانيكا الكم وعدم قدرتها على تفسير المادة المظلمة. يقترح الباحثون أن بيئات الثقوب السوداء يمكن أن تضخم فروقًا دقيقة في نظريات الجاذبية البديلة، مما يسمح ربما لتلسكوبات الجيل التالي باستبعاد بعض النماذج.
قام فريق من أربعة فيزيائيين من شنغهاي ومعهد CERN بإعادة النظر في تحليلهم قبل تلسكوب أفق الحدث لتقييم القدرات المستقبلية. ركزوا على الثقوب السوداء الدوارة، حيث ينحرف سحب الإطار مسارات الضوء. كما يلاحظ الباحثون، “تتنبأ النسبية العامة بأن صورة مثل هذه المنطقة ستتكون من سلسلة من الصور الشبيهة بالحلقات المتراصة حيث يتم تمييز كل حلقة بعدد النصف مدارات [للثقب الأسود] التي يقوم بها الفوتونات قبل الوصول إلى المراقب.” قياس حلقات الفوتونات يمكن أن يستكشف انحناءً قويًا وثابتًا.
باستخدام المقياس البارامتري Konoplya–Rezzolla–Zhidenko، غير الفريق معاملين من صفر إلى واحد، مما يخلق أربعة 변يات للجاذبية إلى جانب المقياس الكير القياسي من النسبية العامة. نمذجت المحاكيات الهيدروديناميكية البيئة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك المادة المتدفقة، والحقول المغناطيسية، والجتات. تظهر الصور الناتجة حلقات ساطعة غير متماثلة، مع جانب أكثر سطوعًا بسبب الدوران. ظهرت فروق: أنتجت إحدى المتغيرات الحلقة الأصغر لكن الأكثر سطوعًا، وأخرى قللت التباين بين الجوانب، وتفاوتت أعماق الجتات.
“الفروق موجودة بوضوح في الصور”، يخلص الباحثون، “لكنها أيضًا صغيرة جدًا حتى عند النظر في الانحرافات الأكثر تطرفًا من [النسبية العامة].” ستعقد المتغيرات في الثقوب السوداء الناتجة عن تغييرات في قرص التراكم الكشف، مما يتطلب ملاحظات لسنوات متعددة. قد تكون بيانات إضافية مثل الاستقطاب أو الخرائط الطيفية أساسية لتمييز النظريات. يمكن لحملة منسقة مع ترقيات تلسكوب أفق الحدث من الجيل التالي وأدوات فضائية أن تقدم البحث في الجاذبية.
يظهر الدراسة في Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.