کشف بزرگترین ادغام سیاه چاله ها توسط امواج گرانشی - آموزشگاه ما

به گزارش خبرنگاران، جرم یکی از سیاه چاله ها 66 برابر خورشید بوده در حالی که دیگری جرمی 85 برابر خورشید داشته است. این دو سیاه چاله به مرور به هم نزدیک شده اند و با سرعت چندین بار در ثانیه به دو هم چرخیده اند. در نهایت با برخورد با هم انرژی عظیمی ایجاد شده که شوک آن به در تمامی کیهان منتشر شده است. نتیجه این اتفاق ایجاد سیاه چاله ای با جرم 142 برابر خورشید بوده است.

در اعماق کیهان دو سیاه چاله به شکل مارپیچ به دور هم می چرخند و نهایتاً با هم ادغام می شوند؛ امواج گرانشی منتشر شده از این ادغام سیاه چاله ای به زمین می رسد و آشکارساز های روی زمین، آن ها را ثبت می نمایند. این خلاصه ای از کشف عظیمترین ادغام سیاه چاله ای در کیهان است که تا به امروز دانشمندان آن را شناسایی نموده اند. تا کنون آشکارساز های امواج گرانشی بر روی زمین توانسته اند طی پنج سال گذشته، ده ها نمونه از این امواج را حس و آن ها را ثبت نمایند. اما این مورد اخیر که در روز 21 می سال 2019 دریافت شد، با دیگر امواج گرانشی متفاوت بوده است.

این کشف برای دانشمندان اهمیت بالایی دارد. تا پیش از این دانشمندان تنها پیروز به کشف و مشاهده غیر مستقیم سیاه چاله ها در دو اندازه متفاوت شده بودند؛ یکی با جرم بین 5 تا 100 برابر خورشید و دیگر سیاه چاله های بسیار عظیم. برای مدت ها دانشمندان در کوشش برای مشاهده سیاه چاله هایی با جرم متوسط بین 100 تا 1000 برابر خورشید بودند و با این کشف برای اولین بار تولد سیاه چاله ای با این جرم تشخیص داده شد.

جرم سیاه چاله حاصل از این ادغام، 142 برابر جرم خورشید است، سیاه چاله ای از طبقه متوسط که بین 100 تا 100،000 جرم خورشید جرم دارند؛ هرچند ما اکنون می دانیم که سیاه چاله هایی با چندین میلیون یا چندین میلیارد برابر جرم خورشید هم وجود دارند. هنوز تردید هایی درباره منشاء این سیاه چاله ها وجود دارد، اما بعضی از دانشمندان معتقدند که ممکن است این دو سیاه چاله از ادغام سیاه چاله های کوچک تر به وجود آمده باشند.

متخصصان آشکارساز لایگو می گویند که این ادغام نه تنها قدرتمندترین و دورترین ادغام سیاه چاله ای بوده است، بلکه سیاه چاله های این برخورد به گروه سیاه چاله های با جرم متوسط تعلق دارند. آن ها با کمال تعجب دیده اند که این دو سیاه چاله، پُرجرم تر از حد انتظار بوده اند. تجربیات قبل توسط دانشمندان مربوط به سیاه چاله هایی می شد که جرم کمتری داشته اند و مطمئناً از فروپاشی ستاره های معمولی شکل گرفته بودند، اما این دو سیاه چاله جرم بیش از حدی دارند و هنوز در خصوص منشاء آن ها اختلاف نظر وجود دارد.

نلسون کریستنسن فیزیکدان از گروه لایگو، می گوید: این مورد جدید، توسط الگوریتم های معمول که ادغام دوتایی ها را آشکار می کرد، شناسایی نشد، بلکه توسط سیستمی جداگانه در رصدخانه کات دآزور واقع در نیس فرانسه و بر روی قله مونت گراس که با لایگو همکاری می نمایند، ثبت شده است. اگر چه سیگنال های رسیده به آشکارساز ها بسیار کوتاه بوده اند، اما با این وجود هم دانشمندان توانستند آن ها را تجزیه و تحلیل نمایند و دامنه، شکل و چگونگی تغییر فرکانس آن ها را در طول همین زمان اندک محاسبه نمایند.

بیشتر بخوانید

• کشف سه دریاچه زیرسطحی جدید در مریخ
• چرا در منظومه شمسی فقط زمین دارای حیات است؟
• اولین سیاهچاله به تصویر کشیده شده می جنبد!

الساندرا بوئونانو عضو تیم لایگو و مدیر موسسه فیزیک گرانش آلبرت اینشتین مکس پلانک، می گوید: تفسیر امواج گرانشی رسیده بسیار کار دشواری بود، ما زمان زیادی را برای متقاعد کردن خودمان صرف کردیم تا مطمئن شویم که این امواج مربوط به برخورد سیاه چاله ها هستند. چیزی که ما پیدا کردیم، خیلی قوی تر و عظیم تر از انتظارهای مان بود و قبل از این هرگز چنین چیزی ندیده بودیم.

لایگو و ویرگو در حال به روزرسانی هستند و مسئولین آن ها قصد دارند با بالا بردن حساسیت آن ها، رصد های خود را تا سال 2022 به سطحی پیشرفته تر برسانند که به آن ها اجازه می دهد دنیا را با حساسیت بیشتری مشاهده نمایند. دانشمندان امیدوارند با ارتقاء سیستم های شان، سرنخ های بیشتری از ریشه امواج گرانشی در کیهان و پی بردن به راز های کیهانی به دست بیاورند.

این کشف می تواند دلیل شکل کیهان را شرح دهد و معین کند که چرا شاهد تمرکز نسبتا شدید سیاه چاله های کوچک در بعضی بخش ها و نیز چند سیاه چاله عظیم در مرکز کهکشان هستیم. یکی از تئوری های مطرح در خصوص این که چرا سیاه چاله های بسیار عظیم تا این اندازه رشد نموده اند این است که سیاه چاله های کوچکتر به مرور با هم ترکیب شده اند تا در نهایت سیاه چاله ای عظیم را ساخته اند. ولی در صورتی که این تئوری صحت داشت باید شاهد سیاه چاله های با اندازه متوسط هم بودیم. کشف اخیر نشان داد که این تئوری می تواند درست باشد؛ چرا که یک سیاه چاله متوسط مشاهده شد که خود از ترکیب دو سیاه چاله کوچک ایجاد شده است.

کشف اخیر به واسطه امواج گرانشی ضعیف فراوری شده توسط سیاه چاله صورت گرفته. البته این امواج در ابتدا بسیار قدرتمند بوده اند، اما به مرور زمان پس از رسیدن به ما ضعیف شده اند. کشف این امواج توسط رصدخانه های لیگو و ویرگو در ایالات متحده و ایتالیا ممکن شده است. سالواتوره ویتاله، استادیار در آزمایشگاه لیگو که در این پروژه دخیل بوده معتقد است که در آینده هم مشابه این ادغام ها را مشاهده خواهیم کرد. در حال حاضر این دو رصدخانه فرایند به روز رسانی را سپری می نمایند، اما در سال 2021 با ابزار های حساس تر احتمالا قادر به مشاهده موارد بیشتری خواهند بود.

منبع: فرارو