بیگ بنگ: وقتی با چکش به زنگ ضربه می‌زنید، با ارتعاش فلز بصورت مکرر، مدتی بعد از ضربه هم صدا میدهد. بر اساس یافته‌ها، وقتی سیاهچاله‌ای با سیاهچاله دیگر برخورد می کند، اتفاق مشابهی روی میدهد؛ با این تفاوت که به جای امواج صوتی، سیاهچاله‌یِ تازه متولد شده اقدام به ارسال امواج گرانشی می‌کند که در سرتاسر کیهان منتشر می‌شود. این امواج گرانشی مثل نوت هستند. بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین، این امواج باید حاوی اطلاعاتی دربارۀ تکانه زاویه‌ای و جرم سیاهچاله باشند.

به گزارش بیگ بنگ، حالا در آزمایش جدید نظریه نسبیت، تیمی از اخترشناسان دریافتند که چگونه فرکانس‌های این امواج گرانشی را ردیابی کرده و برای نخستین‌بار دو مورد از آنها را نیز شناسایی کرده‌اند. انتظار می رفت این دستاورد با فناوری‌های موجود غیرممکن باشد. شاید این مسئله مایه شگفتی‌تان باشد که محققان توانستند جرم و تکانه زاویه‌ای سیاهچاله را اندازه‌گیری کنند. بر اساس آنچه این محققان اعلام داشتند، اینها تنها ویژگی‌های قابل شناسایی سیاهچاله هستند.

فیزیکدان «ماکسیمیلیانو ایسی» از موسسه تحقیقات فضایی و اخترفیزیک MIT گفت: «ما همه انتظار داریم نظریه نسبیت عام درست باشد، اما این اولین‌باری است که توانستیم به این شیوه آن را تایید کنیم. ما در اندازه‌گیری‌های خود توانستیم برای اولین‌بار بطور مستقیم قضیه بدون مو سیاهچاله(no-hair theorem) را آزمایش کنیم. البته به این معنا نیست که سیاهچاله‌ها نمیتوانند مو داشته باشند. بلکه تصویر سیاهچاله های بدون مو یک روز بیشتر دوام می آورد.»

نظریه بدون مو بیان میدارد که همۀ جواب‌های سیاهچاله‌ای معادلات گرانش و الکترومغناطیس اینشتین-ماکسول را میتوان در نسبیت عام با سه پارامتر کلاسیک قابل مشاهده مشخص کرد: جرم، بار الکتریکی و تکانه زاویه‌ای. همه اطلاعات دیگر که در این نظریه به مو تشبیه شده‌اند، درباره مواد تشکیل دهنده سیاهچاله یا مواد ریزش کننده به درون آن، در پشت افق رویداد سیاهچاله ناپدید می شوند و برای همیشه از دسترس ناظران خارجی به دور می‌مانند.

برخورد سیاهچاله‌ای مورد نظر (GW 150914) برای اولین‌بار در سپتامبر 2015 شناسایی شد. دانشمندان از امواج گرانشی به عنوان امواج صوتی یاد می کنند؛ بگذارید این موضوع را قدری بسط دهیم. وقتی دو سیاهچاله با همدیگر ادغام می‌شوند، سیاهچالۀ جدید برای مدت زمان کوتاهی دچار نوسان شده و امواج گرانشی ضعیفی را منتشر می کند. دانشمندان تصور می‌کردند که نمیتوان این امواج ضعیف را شناسایی کرد یا پس از دورۀ موج گرانشی در لحظۀ برخورد، مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

قبلا، اخترفیزیکدان «متیو گیسلر» و همکارانش از کَلتِک به کمک شبیه‌سازی‌های مختلف به این نتیجه رسیدند که دقیقا پس از نقطه اوج موج گرانشی، زمینه برای بروز زنگ‌های مهیب و کوتاه مدت فراهم می شود. محققان با تحلیل امواج گرانشی برخوردی توانستند نشانه‌ای از صدای زنگ در سیاهچاله جدید پیدا کنند. آقای ایسی و تیمش این کار را برای برخورد (GW 150914) اِعمال کرده و تمرکزشان را روی لحظه بعد از اوج زنگ گذاشتند. آنها دو صدای متمایز شناسایی کردند که با فرکانس‌های ارتعاشی متمایزی از سیاهچالۀ جدید مطابقت دارد.

«سائول تیوکولسکی» اخترفیزیکدان نظری از دانشگاه کورنل گفت: «این نتیجه بسیار شگفت‌انگیز بود. قبلا تصور می شد وقتی سیاهچاله باقیمانده به آرامی سر جای خود قرار می گرفت میتوان صداهایی را شناسایی کرد و در این صورت زنگ‌های مهیب بطور کامل از بین می روند. اما مشخص شد که این زنگ‌های مهیب قبل از اینکه صدا قابل شناسایی باشد، میتوانند کشف شوند.»

اینشتین پیش‌بینی کرد که صدای زنگ و فروکش کردن آن در اثر برخورد سیاهچاله، محصول مستقیم جرم و تکانه زاویه‌ای سیاهچاله جدید است. محققان توانستند این زنگ‌ها را اندازه‌گیری کنند. در نتیجه امروزه میتوان زنگ‌های مهیب برخورد سیاهچاله را با فناوری‌های فعلی مورد شناسایی و اندازه‌گیری قرار داد. انتظار می رود فناوری‌های پیشرفتۀ آتی هم به بهبود شرایط کمک کند. ایسی در پایان گفت: «ما در آینده آشکارسازهای بهتری در زمین و فضا خواهیم داشت. ما این زنگ‌های مهیب را به خوبی شناسایی کرده و از ویژگی‌های آنها سر در خواهیم آورد.» تحقیقات در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com