بیگ بنگ: اخترشناسی در پنج سال گذشته با انقلاب عظیمی همراه بوده است، چرا که دانشمندان از شکاف‌های موجود در تار و پود فضا-زمان (که امواج گرانشی نام دارند) برای کشف اسرار سیاهچاله‌ها استفاده کردند؛ دنیای سیاهچاله‌ها تا پیش از این ناشناخته باقی مانده بود.

به گزارش بیگ بنگ، “امواج گرانشی” زمانی ایجاد می‌شوند که دو سیاهچاله در رویدادی پرمخاطره حجم قابل توجهی انرژی آزاد می‌کنند. تا به امروز، سرنخ‌های اندکی دربارۀ دلایل و چگونگی ادغام سیاهچاله‌ها وجود داشت. به تازگی محققان پروژه‌های لایگو و ویرگو از یک سری اکتشاف خبر دادند که نخستین شواهد از منشاء ادغام سیاهچاله‌ها را ارائه می‌کند. محققان دانشگاه موناش نقش بی‌بدیلی در پیش‌برد این تحقیق داشتند.

“شانیکا گالودیج” دانشجوی دکتری دانشکده فیزیک و اخترشناسی دانشگاه موناش خاطرنشان کرد: «ما از کشف 44 ادغام سیاهچاله خبر دادیم؛ یعنی افزایشی بیش از چهار برابریِ تعداد سیگنال‌های امواج گرانشی که پیشتر شناخته شده بود. اگر تعداد سیاهچاله‌های بیشتری برای مطالعه داشته باشیم، می‌توانیم به پرسش‌های عمیق‌تری دربارۀ نحوه ادغام این منظومه‌های سیاهچاله‌ای پاسخ دهیم.»

یکی از کلیدی‌ترین سرنخ‌ها از اسپین یا چرخش سیاهچاله‌ها به دست می‌آید. جهت چرخش سیاهچاله بر سیگنال امواج گرانشی تاثیر می‌گذارد. دکتر “کوام تالبوت” نویسنده مقاله از دانشکده فیزیک و اخترشناسی دانشگاه موناش گفت: «دو نظریه برای ادغام سیاهچاله‌ها ارائه شده است. گاهی، جفت ستاره‌ها به ایجاد جفت سیاهچاله‌هایی می‌پردازند که ادغام شده و شکاف‌هایی در فضا-زمان موسوم به امواج گرانشی ایجاد می‌کنند. همچنین دو سیاهچاله‌ می‌توانند به یکدیگر برخورد کنند.»

پروفسور “اریک تران” از دانشگاه موناش بیان کرد: « به نظر می‌رسد سیاهچاله‌ها با راه‌های مختلفی با هم ادغام می‌شوند. برخی سیاهچاله‌های دوتایی از جفت ستاره‌ها پدید می‌آیند و برخی دیگر قبل از اینکه شریکی برای ادغام پیدا کنند، در کیهان پرسه می‌زنند. در هر صورت، حجم قابل ملاحظه‌ای از انرژی در “امواج گرانشی” آزاد می‌شود.»

امواج گرانشی تکامل کیهان را نشان می‌دهند

بر اساس گفتۀ «روری اسمیت» از مرکز اکتشاف موج گرانشی ARC در دانشگاه موناش استرالیا، به احتمال زیاد 2 میلیون رویداد موج گرانشی در اثر سیاهچاله‌های در حال ادغام وجود دارند؛ یعنی یک جفت سیاهچاله در حال ادغام هر 200 ثانیه و یک جفت ستاره نوترونی در حال ادغام هر 15 ثانیه فعالیت می‌کنند؛ اما دانشمندان این رویدادها را از دست می‌دهند. دکتر اسمیت و همکارانش که در دانشگاه موناش مشغول به کار است، روشی را برای شناسایی وجود این رویدادهای ضعیف یا پس‌زمینه‌ای ایجاد کرده‌اند. لذا نیاز نیست تک تک این رویدادها را مورد شناسایی قرار داد. این روش که در حال حاضر مراحل آزمایش را سپری می‌کند، نشان می‌دهد که شاید بتوانیم محدوده‌ای به گستردگی هشت سال نوری را پوشش داده و اجرام بیشتری را مشاهده نماییم.

محققان در مقاله‌ای که در مجله «جامعه سلطنتی اخترشناسی» منتشر شده، به این نکات اشاره کردند: «این اقدام دیدگاه محققان را به جهان اولیه ارتقاء بخشیده و بینش‌مان را به تکامل جهان بهبود می‌بخشد. محققان سعی دارند ویژگی‌های پس زمینه امواج گرانشی را از میلیون‌ها ادغام سیاهچاله‌ها اندازه بگیرند. ادغام سیاهچاله‌های دوتایی باعث انتشار حجم عظیمی از انرزی در قالب امواج گرانشی می‌شود. اکنون شبکه شناساگر موج گرانشی لیگو-ویرگو این رویدادها را شناسایی می‌کند.‌»

“اریک تران”، از دانشگاه موناش استرالیا بیان کرد: «این امواج گرانشی که در اثر ادغام اجرام دوتایی ایجاد شده‌اند، حامل اطلاعاتی در خصوص فضا-زمان و مادۀ هسته‌ای در شدیدترین و نامساعدترین مکان‌های کیهان هستند. مشاهدۀ این امواج گرانشی زمینه را برای ردیابی تکامل ستاره‌ها، خوشه‌های ستاره‌ای و کهکشان‌ها فراهم می‌کنند.»

دانشمندان افزودند: «ما با گرداوری اطلاعات از رویدادهای متعدد ادغام، می‌توانیم محیط‌های پیدایش و تکامل ستاره‌ها را به شکل بهتری درک کنیم. همچنین، می‌توانیم به بینش خوبی درباره عوامل دخیل در سرنوشت نهایی آنها بدست آوریم. هر چه این امواج گرانشی را در فاصله دورتری مورد مشاهده قرار دهیم، به همان اندازه جهان در هنگام پیدایشش جوان‌تر بوده است. امکان ردیابی تکامل ستاره‌ها و کهکشان‌ها ‌در سرتاسر تاریخچه کیهانی وجود دارد.»

محققان ویژگی‌های جمعیتی ادغام سیاهچاله‌ها مثل توزیع اجرام سیاهچاله‌ای را اندازه می‌گیرند. قسمت اعظم ادغام‌های دو موردی باعث ایجاد آن دسته از امواج گرانشی می‌شوند که خیلی ضعیف هستند و شناسایی را برای محققان دشوار می‌کند. بنابراین، حجم بالایی از اطلاعات در پی مشاهداتی که محققان انجام می‌دهند، از دست می‌رود. محققان احتمال می‌دهند که اسنتباط‌های انجام شده در خصوص جمعیت سیاهچاله‌ها در معرض سوگیری قرار داشته باشد چرا که فقط امکان مشاهده تعداد انگشت‌شماری از منظومه‌های پر سر و صدا و نزدیک وجود دارد. محققان ابراز امیدواری کرده‌اند که با شبکه شناساگر موج گرانشی لایگو-ویرگو به دستاوردهای بیشتری نائل آیند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع: scitechdaily.com , phys.org