ضرب البرق مرتين - ربما ثلاث مرات - ويأمل علماء من مرصد موجات الجاذبية بالليزر أو LIGO ، أن تكون هذه مجرد بداية لعصر جديد من فهم كوننا. جاء هذا 'البرق' في شكل موجات الجاذبية المراوغة ، التي يصعب اكتشافها ، الناتجة عن أحداث عملاقة ، مثل اصطدام زوج من الثقوب السوداء. الطاقة المنبعثة من مثل هذا الحدث تزعج نسيج المكان والزمان ، مثل الكثير من التموجات في البركة. إعلان اليوم هو المجموعة الثانية من موجات الجاذبية التي اكتشفها LIGO ، بعد الاكتشاف التاريخي الأول الذي تم الإعلان عنه في فبراير من هذا العام.
قالت غابرييلا غونزاليس من جامعة ولاية لويزيانا في مؤتمر صحفي للإعلان عن الكشف الجديد: 'حدث هذا الاصطدام قبل 1.5 مليار سنة ، وبهذا يمكننا أن نخبرك أن عصر علم فلك الموجات الثقالية قد بدأ.'
حدث أول اكتشاف لـ LIGO لموجات الجاذبية من الثقوب السوداء المندمجة في 14 سبتمبر 2015 وأكدت تنبؤًا رئيسيًا لنظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين في عام 1915. حدث الاكتشاف الثاني في 25 ديسمبر 2015 ، وتم تسجيله بواسطة جهازي LIGO التوأمين.
في حين أن أول اكتشاف لموجات الجاذبية التي أطلقها الاندماج العنيف للثقب الأسود كان مجرد 'زقزقة' صغيرة استمرت خمس ثانية فقط ، كان هذا الاكتشاف الثاني أشبه بـ 'صوت صاخب' كان مرئيًا لمدة ثانية كاملة في البيانات. استمع في هذا الفيديو:
'هذا ما نسميه موسيقى الجاذبية' ، قالت غونزاليس وهي تشغل الفيديو في المؤتمر الصحفي اليوم.
في حين أن موجات الجاذبية ليست موجات صوتية ، قام الباحثون بتحويل تذبذب وتردد موجة الجاذبية إلى موجة صوتية لها نفس التردد. لماذا كان الحدثان مختلفين جدا؟
من البيانات ، خلص الباحثون إلى أن المجموعة الثانية من موجات الجاذبية تم إنتاجها خلال اللحظات الأخيرة من اندماج ثقبين أسودين كانت كتلتهما 14 و 8 أضعاف كتلة الشمس ، وأنتج الاصطدام ثقبًا أسودًا دوارًا واحدًا وأكثر ضخامة. 21 ضعف كتلة الشمس. وبالمقارنة ، فإن الثقوب السوداء التي تم اكتشافها في سبتمبر 2015 كانت كتلتها 36 و 29 ضعف كتلة الشمس ، واندمجت في ثقب أسود كتلته 62 كتلة شمسية.
قال العلماء إن موجات الجاذبية ذات التردد العالي من الثقوب السوداء ذات الكتلة المنخفضة أصابت 'البقعة الحلوة' من حساسية أجهزة LIGO.
قال جونزاليس: 'من المهم جدًا أن تكون هذه الثقوب السوداء أقل كتلة بكثير من تلك التي لوحظت في الاكتشاف الأول'. 'نظرًا لكتلهم الأخف مقارنةً بالاكتشاف الأول ، فقد أمضوا وقتًا أطول - حوالي ثانية واحدة - في النطاق الحساس للكاشفات. إنها بداية واعدة لرسم خرائط لمجموعات الثقوب السوداء في كوننا '.
منظر جوي لليغو هانفورد. (الائتمان: غاري وايت / مارك كولز / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / LIGO / NSF).
يسمح LIGO للعلماء بدراسة الكون بطريقة جديدة ، باستخدام الجاذبية بدلاً من الضوء. يستخدم LIGO أشعة الليزر لقياس موقع المرايا المفصولة عن بعضها البعض بدقة 4 كيلومترات ، حوالي 2.5 ميل ، في موقعين يفصل بينهما أكثر من 3000 كيلومتر ، في ليفينغستون ، لويزيانا ، وهانفورد ، واشنطن. لذلك ، لا يكتشف LIGO حدث تصادم الثقب الأسود بشكل مباشر ، بل يكتشف تمدد وضغط الفضاء نفسه. الاكتشافات حتى الآن هي نتيجة لقدرة LIGO على قياس اضطراب الفضاء بدقة جزء واحد في ألف مليار مليار. تم إنتاج الإشارة من الحدث الأخير ، المسمى GW151226 ، من خلال تحويل المادة إلى طاقة ، والتي هزت حرفياً الزمكان مثل جيلو.
قال عضو فريق LIGO ، فولفيو ريتشي ، الفيزيائي بجامعة روما لا سابينزا ، إن هناك 'مرشحًا' ثالثًا للكشف عن حدث في أكتوبر ، والذي قال ريتشي إنه يفضل تسميته بـ 'المحفز' ، لكنه كان أقل أهمية بكثير و إشارة إلى ضوضاء ليست كبيرة بما يكفي ليتم اعتبارها كشفًا رسميًا.
وقال الفريق إن الاكتشافين المؤكدين لا يزالان يشيران إلى أن الثقوب السوداء أكثر شيوعًا في الكون مما كان يُعتقد سابقًا ، وقد تأتي في كثير من الأحيان في أزواج.
قال ألبرت لازاريني ، نائب مدير مختبر ليجو في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: 'الاكتشاف الثاني' وضع حقًا 'O' للمرصد في LIGO '. 'من خلال اكتشاف حدثين قويين في الأشهر الأربعة من تشغيلنا الأول للرصد ، يمكننا البدء في عمل تنبؤات حول عدد المرات التي قد نسمع فيها موجات الجاذبية في المستقبل. يقدم لنا LIGO طريقة جديدة لمراقبة بعض من أحلك الأحداث وأكثرها نشاطًا في عالمنا '.
LIGO غير متصل الآن لإجراء تحسينات. سيبدأ تشغيله التالي لجمع البيانات هذا الخريف ، وقد تسمح التحسينات في حساسية الكاشف لـ LIGO بالوصول إلى ما يصل إلى 1.5 إلى ضعف حجم الكون مقارنةً بالتشغيل الأول. موقع ثالث ، كاشف برج العذراء الواقع بالقرب من بيزا ، إيطاليا ، بتصميم مشابه لكاشفات LIGO المزدوجة ، من المتوقع أن يتم تشغيله على الإنترنت خلال النصف الأخير من تشغيل المراقبة القادم لـ LIGO. سيعمل برج العذراء على تحسين قدرة الفيزيائيين على تحديد مصدر كل حدث جديد ، من خلال مقارنة الفروق على نطاق ملي ثانية في وقت وصول إشارات الموجات الثقالية الواردة.
في غضون ذلك ، يمكنك مساعدة فريق LIGO في مشروع علم الجاذبية للمواطن من خلال Zooniverse.
مصادر لمزيد من القراءة:
تصريحات صحفيه:
جامعة ماري لاند
جامعة نورث وسترن
جامعة وست فيرجينيا
جامعة ولاية بنسلفانيا
خطابات المراجعة المادية: GW151226: رصد موجات الجاذبية من 22 كتلة شمسية ثنائية الثقب الأسود الالتئام
صفحة حقائق LIGO ، معهد كاليفورنيا للتقنية
للحصول على نظرة عامة ممتازة على موجات الجاذبية ومصادرها واكتشافها ، تحقق من سلسلة المقالات الممتازة لماركوس بوسيل التي عرضناها على UT في فبراير:
موجات الجاذبية وكيف تشوه الفضاء