أينشتاين يترك بصمته على نظام تحديد المواقع الفضائي

بيت لحم- معا- تسببت النظرية النسبية التي تحدث عنها العالم ألبرت أينشتاين بكثير من الجدل عند إعلانه عنها، بعكس الواقع الحالي، الذي يثبت يوما بعد يوم صحتها وجدواها خصوصا في علوم الفضاء.

وتحدث أينشتاين في نظريته النسبية عن عامل يسمى "انزياح الجاذبية الأحمر"، حيث يتحول الضوء إلى ألوان حمراء بسبب الجاذبية عند قطع مسافات كبيرة في الفضاء.

واكتشف مرصد "شاندرا" التابع لوكالة "ناسا" هذه الظاهرة في نجمين يدوران حول بعضهما البعض في مجرتنا على بعد حوالي 29 ألف سنة ضوئية (200 ألف تريليون ميل) من الأرض.

وبالرغم من المسافة الكبيرة بين هذا النجم وكوكب الأرض، إلا أن الانزياح الأحمر الثقالي له تأثيرات ملموسة على الحياة الحديثة، حيث يجب على العلماء والمهندسين أخذها في الاعتبار لتمكين تحديد المواقع الدقيقة لنظام تحديد المواقع العالمي خصوصا في الفضاء.

وبحسب مجلة "phys" العلمية المتخصصة بعلوم الفيزياء، لاحظ العلماء وجود نجمين يدوران حول بعضهما على مدار قريب جدا، أحدهما هو لب نجم جُردت طبقاته الخارجية منه، تاركا نجما أكثر كثافة من الشمس.

أما الآخر هو نجم نيوتروني، وهو جسم أكثر كثافة ينشأ عند انهيار نجم ضخم في انفجار سوبرنوفا. يظهر النجم النيوتروني (الرمادي)، وكأنه تم سحبه بعيدا عن شريكه.

ويبعد هذان النجمان المترابطان عن بعضهما حوالي 215000 ميل فقط، أي تقريبًا بمسافة مساوية للمسافة بين الأرض والقمر، وبينما يدور القمر حول كوكبنا مرة واحدة كل الشهر، يدور النجم الرفيق الكثيف حول النجم النيوتروني دورة كاملة كل 50 دقيقة فقط.

وحلل فريق من العلماء أطياف الأشعة السينية في المختبرات، ووجدوا اختلافات غريبة في الأطوال وانخفاضات كبيرة في أطوالها بالقرب من الصفائح الحديدية والسيليكونية، حيث من المتوقع أن هذه الألواح امتصت هذه الأشعة.

ولاحظ العلماء تطابق اختلافات هذه الأطوال مع الأطوال التي أتت من النجمين، وخلصوا إلى أن النجم أشعة النجم تعرضت لظاهرة الانزياح الأحمر.

كيف ترك أينشتاين بصمته على نظام تحديد المواقع؟

تنبأت نظرية أينشتاين بأن الساعات التي تعمل تحت قوة الجاذبية مثل جاذبية الأرض، تعمل بمعدل أبطأ من الساعات التي تُشاهد من منطقة بعيدة تعاني من جاذبية أضعف.

هذا يعني أن الساعات على الأرض التي يتم رصدها من الأقمار الصناعية تدور بمعدل أبطأ. للحصول على الدقة العالية اللازمة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يجب أن يؤخذ هذا التأثير في الاعتبار، أو ستكون هناك اختلافات صغيرة في الوقت من شأنها أن تضيف أخطاء كبيرة وغير دقيقة.

بالإضافة إلى ذلك، تتأثر جميع أنواع الأضواء والأشعة، بما في ذلك الأشعة السينية، بالجاذبية، بطريقة تشبه شخص يصعد باتجاه الأعلى السلم المتحرك الذي يتحرك باتجاه الأسفل، وبذلك يفقد الشخص طاقة أكثر مما لو كان السلم المتحرك ثابتًا أو صاعدا.

ولقوة الجاذبية تأثير مماثل على الضوء، حيث يؤدي فقدان الطاقة إلى تردد أقل. نظرا لأن الضوء في الفراغ ينتقل دائمًا بنفس السرعة، فإن فقدان الطاقة والتردد المنخفض يعني أن الضوء يتحول إلى أطوال موجية أطول.

ونوهت المجلة العلمية إلى أن هذا الدليل، هو أول دليل قوي على قدرة إشارات الامتصاص على تحويل الأطوال الموجية لأطوال أطول بواسطة الجاذبية.