موج کیهانی، حسگر ها را در زمین به لرزه درآورد - بوستان گفتگو

برداشتی هنری از نزدیک شدن دو سیاه چاله برای یکی شدن

تصور کنید که انرژی هشت خورشید در یک لحظه رها شود. بزرگترین موج ضربه ای گرانشی ای که تا به امروز ازادغام دو سیاه چاله رصد شده است اینقدر قوی بود. سیگنال این موج حدود 7 میلیارد سال سفر کرده بود تا به زمین برسد، اما هنوز چنان قوی بود که سال گذشته حسگر های لیزری را در آمریکا و ایتالیا به لرزه انداخت.

پژوهشگران می گویند برخورد و ادغام این دو سیاه چاله به تشکیل جرم واحدی منجر شد 142 برابر خورشید.

این مسئله مهمی است. دانشمندان از مدت ها پیش رد سیاه چاله هایی را در آسمان دنبال می کنند که یا جرمشان کمی از این کمتر است یا خیلی بیشتر. اکنون این مشاهده، مبنای تعریف نوع جدیدی از سیاه چاله ها قرار گرفته است، سیاه چاله های به اصطلاح متوسط با جرمی بین صد تا هزار خورشید.

این پژوهش جدیدترین محصول همکاری بین المللی دو نهاد لیگو و ویرگو است که سه سامانه فوق حساس ردیابی امواج گرانشی را در آمریکا و اروپا اداره می کنند.

سیاه چاله چیست؟

سیاه چاله جایی است در فضا که ماده به درون خود خود فروریخته است

کشش گرانشی سیاه چاله چنان زیاد است که هیچ چیز، حتی نور، توان گریز از آن ندارد

سیاه چاله محصول مرگ انفجاری نوع خاصی از ستاره های بزرگ است

جرم بعضی از سیاه چاله ها میلیارد ها برابر جرم خورشید است

تعیین نیست سیاه چاله های بزرگ در مرکز کهکشان ها چطور ایجاد شده اند

سیاه چاله ها از روی تاثیری که بر اطرافشان می گذارند شناسایی می شوند

وقتی دو سیاه چاله به سمت هم مارپیچی حرکت می کنند تا با هم یکی شوند امواج گرانشی قابل مشاهده تولید می شود

تداخل سنج های لیزری لیگو و ویرگو، لرزش های فضا-زمان را که ناشی از رویداد های واقعا بزرگ کیهانی اند به اصطلاح می شوند. همه آن ها 31 اردیبهشت 1398 (21 می 2019) سیگنال سریعی را که تنها یک دهم ثانیه طول کشید حس کردند.

تحلیل های رایانه ای نشان داد که منبع این موج مرحله نهایی ادغام دو سیاه چاله بود، یکی با جرمی 66 برابر خورشید و دیگری با جرمی 85 برابر خورشید. طبق محاسبه، این ادغام در فاصله 150 میلیارد تریلیون کیلومتری ما رخ داده بود.

پروفسور نلسون کریستنسن از رصدخانه کوت دازور فرانسه گفت: واقعاحیرت انگیز است. این موج هفت میلیارد سال منتشر می شده. یعنی این اتفاق درست قبل از نیمه عمر دنیا رخ داده و حالا به شکل مکانیکی حسگر های ما را در زمین تکان داده است.

رصدخانه ویرگو در استان پیزای ایتالیا قرار گرفته است

در رصدخانه های لیگو-ویرگو، پرتو لیزر را در تونلی هایی طویل به شکل L. شلیک می کنند. موج گرانشی این پرتو لیزر را مختل می کند و وجودش شناسایی می شود. تشخیص این امواج امکان می دهد دنیا را از زوایای کاملا جدیدی بررسی کنیم.

این سیاه چاله با جرمی 85 برابر خورشید، توجه دانشمندان را جلب کرده است، چرا که دانش ما از فرایند شکل گیری سیاه چاله پس از مرگ یک ستاره، نمی تواند سیاه چاله ای با این اندازه را توضیح دهد.

بعد از اتمام سوخت هسته ای در ستاره هایی که به قدر کافی بزرگند، مرکز آن ها با انفجاری در خود فرو می ریزد و سیاه چاله شکل می گیرد. اما بر اساس آنچه دانش فیزیک از تحولات درون ستاره های بزرگ و شکل گیری سیاه چاله ها می گوید، تشکیل سیاه چاله هایی با جرم 65 تا 120 برابر خورشید غیرممکن است. ستاره هایی که پس از مرگ به چنین اجرامی تبدیل شوند در عمل دچار گسست کامل می شوند و چیزی از آن ها باقی نمی ماند.

اگر دانش ما درست باشد، محتمل ترین توضیح برای وجود سیاه چاله ای با جرمی 85 برابر خورشید این است که خود این سیاه چاله محصول ادغام سیاه چاله های دیگری بوده است. پروفسور مارتین هندری استاد دانشگاه گلاسکو معتقد است این یافته می تواند پیامد های بسیاری برای درک فرایند تکامل دنیا داشته باشد.

این کشف احتمال وجود سلسله مراتبی در شکل گیری سیاه چاله ها را مطرح می کند، از کوچک به بزرگ تر

به گفته او ما داریم درباره سلسله مراتب ادغام صحبت می کنیم، راهی احتمالی برای شکل گیری سیاه چاله های بزرگتر و بزرگتر. این سیاه چاله با جرم 142 خورشید، شاید بعد با سیاه چاله های خیلی بزرگتری ادغام شده باشد، یعنی بخشی از فرایندی که به شکل گیری سیاه چاله های غول پیکری منجر می شود که ما حدس می زنیم در مرکز کهکشان ها قرار دارند.

نتیجه این پژوهش جدید قرار است در دو مقاله علمی منتشر شود؛ یکی به توصیف این کشف و دیگری به خصوصیات فیزیکی این موج و پیامد های علمی آن خواهد پرداخت.

سیگنال این موج یکی از 50 سیگنالی است که در حال حاضر در آزمایشگاه های لیگو-ویرگو در دست مطالعه اند. این همکاری بین المللی نخستین بار در سال 2015 پیروز به شناسایی امواج گرانشی شد و به همین خاطر جایزه نوبل فیزیک سال 2017 را نیز کسب کرد.

رصدخانه های لیزری ردیابی امواج گرانشی مرتب حساسیت حسگر های خود را بالا می برند

پروفسور آلساندرا بونانو، مدیر موسسه فیزیک گرانشی مکس پلانک در پوتسدام آلمان، به بی بی سی گفت: ما داریم حساسیت حسگر ها را بالا می بریم و ممکن است حتی بیش از یک مورد را در روز شناسایی کنیم. باران سیاه چاله خواهد بارید. این زیبا است، چون چیز های بسیار بیشتری راجع به سیاه چاله ها خواهیم آموخت.