اندماج الثقب الأسود الوحش يثبت صحة أينشتاين (مرة أخرى)
ربما أكد الباحثون الذين يدرسون آثار الاصطدام الهائل للثقب الأسود ظاهرة الجاذبية التي تنبأ بها البرت اينشتاين قبل قرن من الزمان.
وفقًا لبحث جديد نُشر اليوم (12 أكتوبر) في المجلة طبيعة سجية (يفتح في علامة تبويب جديدة)، هذه الظاهرة – التي تُعرف باسم الاستباقية والتي تشبه الحركة المتذبذبة التي تُرى أحيانًا في قمة الغزل – حدثت عندما حدثت اثنتان قديمتان الثقوب السوداء تحطمت معًا واندمجت في واحدة. عندما اقترب الجسمان الهائلان من بعضهما البعض ، أطلقوا تموجات هائلة عبر نسيج الزمكان المعروف باسم موجات الجاذبية ، والذي انطلق إلى الخارج عبر الكون ، حاملاً الطاقة والزخم الزاوي بعيدًا عن الثقوب السوداء المندمجة.
اكتشف العلماء لأول مرة هذه الموجات المنبعثة من الثقوب السوداء في عام 2020 ، باستخدام مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) في الولايات المتحدة ومستشعرات موجات الجاذبية في برج العذراء في إيطاليا. الآن ، بعد سنوات من دراسة أنماط الموجات ، أكد الباحثون أن أحد الثقوب السوداء كان يدور بجنون ، لدرجة لم يسبق لها مثيل من قبل.
كان الثقب الأسود الذي يدور ملتويًا ودورانًا أسرع بعشرة مليارات مرة من أي ثقب أسود تم ملاحظته سابقًا ، مما أدى إلى تشويه المكان والزمان لدرجة أنه تسبب في تذبذب الثقوب السوداء – أو التذبذب – في مداراتها.
لاحظ الباحثون وجود استباقية في كل شيء من قمم المغزل إلى أنظمة النجوم المحتضرة، ولكن ليس أبدًا في أجسام ضخمة مثل أنظمة الثقب الأسود الثنائي ، حيث تدور المكنسة الكونية حول مركز مشترك. ومع ذلك ، فإن نظرية أينشتاين العامة النسبية تنبأ منذ أكثر من 100 عام بأن الاستباقية يجب أن تحدث في أشياء كبيرة مثل الثقوب السوداء الثنائية. الآن ، يقول مؤلفو الدراسة ، لوحظت هذه الظاهرة النادرة في الطبيعة لأول مرة.
متعلق ب: هل الثقوب السوداء ثقوب دودية؟
قال المؤلف الرئيسي للدراسة مارك هانام ، مدير معهد Gravity Exploration Institute في جامعة كارديف في المملكة المتحدة ، في بيان: “لطالما اعتقدنا أن الثقوب السوداء الثنائية يمكنها فعل ذلك”. “كنا نأمل في تحديد مثال منذ اكتشافات موجات الجاذبية الأولى. كان علينا الانتظار لمدة خمس سنوات وأكثر من 80 اكتشافًا منفصلاً ، ولكن أخيرًا لدينا واحد!”
كانت الثقوب السوداء المعنية أكبر بعدة مرات من الثقوب السوداء الشمس، حيث تقدر الكتلة الأكبر من الاثنين بحوالي 40 كتلة شمسية. اكتشف الباحثون لأول مرة رياح الزوج الثنائي في عام 2020 ، عندما اكتشف LIGO و Virgo انفجارًا لموجات الجاذبية الصادرة عن التصادم المفترض للثقبين الأسودين. أطلق الفريق على هذا التصادم اسم GW200129 ، لتاريخ اكتشافه (29 يناير 2020).
منذ ذلك الحين ، قام علماء آخرون بالتمعن في بيانات موجات الجاذبية الأولية ، وكشفوا أسرارًا غريبة عن هذا الاصطدام الملحمي. (على الرغم من أن العلماء ليس لديهم سوى موجات الجاذبية للاستمرار وعدم وجود ملاحظات مباشرة ، لا يمكنهم تحديد موقع الثقوب السوداء بدقة).
على سبيل المثال ، في مايو 2022 ، حسب فريق من الباحثين أن الاندماج بين الثقوب السوداء كان ضخمًا وغير متوازن ، وفقًا لموقع Live Science الشقيق موقع Space.com، مع موجات الجاذبية المنبعثة من الاصطدام في اتجاه واحد بينما من المحتمل أن “طرد” الثقب الأسود المدمج حديثًا من مجرته الأصلية بسرعة تزيد عن 3 ملايين ميل في الساعة (4.8 مليون كم / ساعة) في الاتجاه المعاكس.
يشير هذا البحث الجديد في مجلة Nature إلى أن الثقبين الأسودين كانت لهما علاقة فوضوية قبل اندماجهما العنيف. عندما كان الجسمان العملاقان يجران بعضهما البعض في مدار أقرب من أي وقت مضى ، بدأوا في التمايل مثل قمم منتفخة ، تتقدم عدة مرات كل ثانية. وفقًا لمؤلفي الدراسة ، يُقدر أن هذا التأثير المسبق أسرع بعشرة مليارات مرة من أي تأثير آخر تم قياسه على الإطلاق.
تثبت هذه النتائج صحة أينشتاين ، الذي تنبأ بأن مثل هذه التأثيرات كانت ممكنة في بعض الأشياء الكبيرة في الكون. لكن النتائج تثير أيضًا السؤال حول ما إذا كانت عمليات اندماج الثقوب السوداء المتذبذبة مثل هذه نادرة كما كان يعتقد سابقًا.
قال تشارلي هوي ، الباحث المشارك في الدراسة ، وهو باحث في جامعة كارديف في وقت الدراسة: “كان الثقب الأسود الأكبر في هذا الثنائي ، والذي كان أكبر بنحو 40 مرة من الشمس ، يدور بأسرع ما يمكن من الناحية الفيزيائية”. والآن في جامعة بورتسموث في المملكة المتحدة “تشير نماذجنا الحالية لكيفية تشكل الثنائيات إلى أن هذا النموذج كان نادرًا للغاية ، ربما حدث واحد من كل ألف. أو قد يكون علامة على أن نماذجنا بحاجة إلى التغيير.”
