کشف سیاه‌چاله‌ای که حضور آن غیرممکن بود!

به گزارش مجله خبری نگار/بهار، یک ادغام قدرتمند موسوم به «GW۲۳۱۱۲۳»، سیاه‌چاله‌ای فوق‌العاده بزرگ با جرمی حدود ۲۲۵ برابر جرم خورشید ما را تولید کرد. امواج گرانشی یا همان چین و چروک‌هایی در فضا و زمان که توسط رویداد‌های کیهانی خشن ایجاد می‌شوند، با سرعت نور در تمام جهات سفر می‌کنند و در نهایت مانند موج‌هایی در آب محو می‌شوند، اما برخی رویداد‌ها آنقدر مخرب و شدید هستند که اختلالاتی در فضا و زمان ایجاد می‌کنند که بیشتر شبیه به امواج قدرتمند تا موج‌های کوچک هستند و انرژی کافی برای رسیدن به آشکارساز‌های دانشمندان در زمین را دارند.

«رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری» یا «لایگو» (LIGO) به تازگی اعلام کرد که عظیم‌ترین ادغام سیاه‌چاله شناخته شده تا به امروز را شناسایی کرده است که محصول نهایی آن به نظر می‌رسد یک سیاه‌چاله غول‌پیکر با جرمی بیش از ۲۲۵ برابر جرم خورشید باشد. بسیاری از جنبه‌های این سیگنال، با مدل‌های شناخته شده تکامل ستاره‌ای در تضاد است و باعث شده فیزیکدانان برای درک چگونگی ممکن بودن چنین ادغامی تلاش کنند.

این رصدخانه در سال ۲۰۱۵ با تشخیص امواج گرانشی برای اولین بار تاریخ فیزیک را رقم زد و پژواک کیهانی دو سیاه‌چاله در حال برخورد را ثبت کرد. «لایگو» از زمان کشف که جایزه نوبل را برای کاشف آن رقم زد، با همکاری «ویرگو» (Virgo) و «کاگرا» (KAGRA) به نظارت دقیق خود بر کهکشان ادامه داده است و سیگنال‌های متعددی از ستاره‌های نوترونی، ابرنواختر‌ها و حدود ۳۰۰ ادغام سیاه‌چاله را شناسایی کرده است.

به نظر می‌رسد رویداد «GW۲۳۱۱۲۳» یک هیولای بی‌سابقه از ادغام سیاه‌چاله‌ها باشد. دو سیاه‌چاله عظیم با جرم ۱۳۷ و ۱۰۳ برابر جرم خورشید، موفق شدند با وجود جرم ترکیبی عظیم خود، به هم چسبیده بمانند و با سرعت ۴۰۰ هزار برابر سرعت چرخش زمین بچرخند تا سیاه‌چاله‌ای حتی بزرگتر را تشکیل دهند. برای درک بهتر ابعاد آن، رکورددار قبلی چنین ادغامی، «GW۱۹۰۵۲۱» بود که تقریباً ۱۴۰ برابر جرم خورشید بود.

با توجه به ماهیت گرانشی آشفته محیط سیاه‌چاله‌ها همراه با کشش‌ها و هل دادن‌هایشان، قابل توجه است که این ادغام به اندازه کافی پایدار بوده است تا امواج گرانشی حاصل بتوانند به «لایگو» برسند که سیگنال‌ها را برای مدت ۰/۱ ثانیه تشخیص داد.

«مارک هانام» (Mark Hannam) عضو «لایگو» و فیزیکدان «دانشگاه کاردیف» (Cardiff) گفت: چنین رویداد‌هایی طبق مدل‌های تکامل استاندارد نباید اتفاق افتاده باشند. یکی از احتمالات این است که دو سیاه‌چاله در این سامانه دوتایی از ادغام‌های قبلی سیاه‌چاله‌های کوچکتر تشکیل شده باشند. این عظیم‌ترین سامانه دوتایی سیاه‌چاله است که ما از طریق امواج گرانشی مشاهده کرده‌ایم و چالش واقعی را برای درک ما از تشکیل سیاه‌چاله‌ها ایجاد می‌کند.

«چارلی هوی» (Charlie Hoy)، عضو «لایگو» و فیزیکدان «دانشگاه پورتسموث» (Portsmouth) در انگلستان توضیح داد: به نظر می‌رسد سیاه‌چاله‌ها بسیار سریع می‌چرخند و این چرخش نزدیک به حد مجاز نظریه نسبیت عام اینشتین است. این امر مدل‌سازی و تفسیر سیگنال را دشوار می‌کند. این یک مورد مطالعه عالی برای پیشبرد توسعه ابزار‌های نظری ما است.

دانشمندان یافته‌های خود درباره رویداد «GW۲۳۱۱۲۳» را هفته آینده در بیست و چهارمین کنفرانس بین‌المللی «نسبیت عام و گرانش» (GR۲۴) و شانزدهمین کنفرانس «ادواردو آمالدی» (Edoardo Amaldi) در مورد امواج گرانشی که در انگلستان برگزار می‌شود، ارائه خواهند کرد. پس از آن، داده‌ها برای بررسی عمومی منتشر خواهد شد و رقابت برای رمزگشایی راز «GW۲۳۱۱۲۳» آغاز می‌شود.

«گریگوریو کارولو» (Gregorio Carullo) عضو «لایگو» و فیزیکدان «دانشگاه بیرمنگام» (Birmingham) انگلستان افزود: سال‌ها طول می‌کشد تا جامعه علمی الگوی پیچیده این سیگنال و تمام پیامد‌های آن را به طور کامل آشکار کند. برخلاف اینکه محتمل‌ترین توضیح همچنان ادغام سیاه‌چاله‌ها باقی می‌ماند، سناریو‌های پیچیده‌تر می‌توانند کلید رمزگشایی ویژگی‌های غیرمنتظره آن باشند و دوران هیجان‌انگیزی در پیش است!

فیزیکدانان اولین بار امواج گرانشی را در اواخر قرن نوزدهم تصور کردند، اما این ایده به لطف آلبرت اینشتین محبوبیت یافت. امواج گرانشی به عنوان یکی از معدود روش‌های مشاهده‌ای است که به نور نیاز ندارد و به بشریت در کشف اسرار متعدد مانند سیاه‌چاله‌ها، ستارگان باستانی و حتی ماده تاریک کمک کرده است.