ملحوظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
تمكن علماء الفلك من “سماع” الطنين السماوي لموجات الجاذبية القوية ، الناتجة عن الاصطدامات بين الثقوب السوداء ، والتي يتردد صداها عبر الكون لأول مرة.
تكشف ملاحظاتهم أن الموجات – بما في ذلك بعض الموجات التي تتموج ببطء أثناء مرورها عبر مجرتنا درب التبانة – تحدث بترددات مختلفة وتتأرجح لعقود.
يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم الظواهر الكونية بشكل أفضل مثل الثقوب السوداء الهائلة وعدد المرات التي تندمج فيها المجرات.
موجات الجاذبية ، التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين في البداية عام 1916 ، هي تموجات في الزمكان تم اكتشافها لأول مرة في عام 2015.
اكتشف علماء الفلك الموجات من خلال تتبع النجوم النابضة ، أو البقايا الكثيفة من النوى التي تنتمي إلى النجوم الضخمة بعد أن تنفجر في مستعر أعظم عبر مجرة درب التبانة. النجوم النابضة هي مثل المنارات النجمية ، تدور بسرعة وتطلق حزمًا من موجات الراديو التي يبدو أنها “تنبض” عند مشاهدتها من خلال التلسكوبات الأرضية. يمكن للنجوم النابضة أن تدور مئات المرات في كل ثانية ، والدقة الثابتة للنبضات تجعلها موثوقة مثل الساعات الكونية.
عندما تمر موجات الجاذبية بين الأرض والنجم النابض ، يتم تعطيل توقيت الموجات الراديوية للنجم النابض. افترض أينشتاين أن موجات الجاذبية ستمتد وتضغط الفضاء أثناء تحركها عبر الكون ، مما يؤثر على كيفية انتقال موجات الراديو. هذا يعني أن بعض النبضات تصل إلى الأرض في وقت مبكر أو متأخر عن المتوقع.
انطلق أكثر من 190 عالمًا لاكتشاف ترددات موجات الجاذبية كجزء من مرصد Nanohertz في أمريكا الشمالية للتعاون في موجات الجاذبية ، والمعروف أيضًا باسم NANOGrav.
قاموا بتتبع موجات الراديو من أكثر من 60 نجمًا نابضًا لمدة 15 عامًا باستخدام ثلاثة تلسكوبات راديوية كبيرة: مرصد أريسيبو في بورتوريكو (الذي لم يعد يعمل) ، تلسكوب جرين بانك في فيرجينيا الغربية والمصفوفة الكبيرة جدًا في نيو مكسيكو.
ظهرت النتائج التي توصلوا إليها في دراسة نُشرت يوم الأربعاء في مجلة Astrophysical Journal Letters.
البحث عن جوقة سماوية
الموجات الثقالية المكتشفة حديثًا هي أقوى موجات الجاذبية التي تم قياسها على الإطلاق. من المحتمل أن تكون ناجمة عن تصادم الثقوب السوداء الهائلة وتحمل حوالي مليون مرة من الطاقة مثل الأحداث الفردية التي تم اكتشافها في السنوات الأخيرة والتي نتجت عن عمليات اندماج الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية.
قالت كيارا مينجاريللي ، أستاذة الفيزياء المساعدة في جامعة ييل ، مؤلفة الدراسة وعالمة NANOGrav: “إنها تشبه الجوقة ، مع كل أزواج الثقوب السوداء الهائلة التي تتناغم في ترددات مختلفة”. “هذا هو أول دليل على الإطلاق لخلفية الموجة الثقالية. لقد فتحنا نافذة جديدة للمراقبة على الكون “.
تتكون خلفية الموجة الثقالية ، وهي نوع من الضوضاء الكونية التي لطالما تم افتراضها ولكن لم يتم اكتشافها مطلقًا ، من موجات جاذبية منخفضة التردد للغاية. عندما تصطدم الثقوب السوداء عبر الكون ، فإن هذه الموجات كلها طنين وتردد صداها معًا في الخلفية.
تنتقل موجات الجاذبية بسرعة الضوء ، لكن علماء الفلك أدركوا أن ارتفاعًا وسقوطًا منفردًا لإحدى الموجات قد يستغرق سنوات أو عقودًا لتمريرها بسبب تأثير تموج الزمكان.
قال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور سكوت رانسوم ، عالم الفلك في المرصد الفلكي الوطني ، في تصريح.
“بياناتنا السابقة أخبرتنا أننا نسمع شيئًا ما ، لكننا لم نكن نعرف ماذا. نحن نعلم الآن أنها موسيقى قادمة من عالم الجاذبية. وبينما نستمر في الاستماع ، سنكون قادرين على الأرجح على انتقاء الملاحظات من الآلات التي تعزف في هذه الأوركسترا الكونية “، قال رانسوم.
“الجمع بين نتائج الموجات الثقالية ودراسات بنية المجرة وتطورها سيحدث ثورة في فهمنا لتاريخ كوننا.”
تصادمات كارثية
يعتقد العلماء أن الثقوب السوداء الهائلة مسؤولة إلى حد كبير عن تكوين خلفية موجات الجاذبية. توجد الثقوب السوداء الهائلة في مراكز معظم المجرات الكبيرة. ولكن مع اندماج المجرات ، تبدأ ثقوبها السوداء في النهاية بالدوران حول بعضها البعض.
هذه الأجسام الضخمة ، التي تحتوي على مليارات المرات من كتلة شمسنا ، ترقص حتى تصطدم. عندما يحدث ذلك ، تنتشر التموجات من المجرة المضيفة وتصل في النهاية إلى مجرتنا.
تشير التقديرات إلى وجود مئات الآلاف ، أو ربما الملايين ، من أزواج الثقوب السوداء الهائلة عبر الكون.
قال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور لوك كيلي ، الأستاذ المساعد المساعد لعلم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ورئيس مجموعة الفيزياء الفلكية NANOGrav ، في بيان.
قال كيلي: “لكن الآن لدينا أخيرًا دليل قوي على وجود العديد من هذه الثنائيات الضخمة جدًا والقريبة”. “بمجرد اقتراب الثقبين الأسودين بما يكفي لرؤيتهما بواسطة مصفوفات توقيت النجوم النابضة ، لا شيء يمكن أن يمنعهما من الاندماج في غضون بضعة ملايين من السنين.”
لكن الباحثين يعترفون بأن هناك أصولًا متعددة لخلفية موجة الجاذبية ، كما أن هناك تفسيرات بديلة لكيفية بدء الكون. سيستمر الفريق في دراسة خلفية موجة الجاذبية ومحاولة عزل المصادر الفردية لتحديد أصولها.
قال مينجاريللي: “خلفية موجة الجاذبية أعلى مرتين تقريبًا مما توقعته”. “إنه حقًا في النهاية العليا لما يمكن أن تخلقه نماذجنا من مجرد ثقوب سوداء فائقة الكتلة. ما هو التالي هو كل شيء. هذه ليست سوى البداية.”
بالإضافة إلى ذلك ، أبلغ العلماء الذين يستخدمون التلسكوبات في جميع أنحاء أوروبا والهند والصين وأستراليا عن نتائج مماثلة صدرت يوم الأربعاء. قال الباحثون إن دمج البيانات من NANOGrav مع المتعاونين الدوليين يمكن أن يوفر صورة أوسع لخلفية موجة الجاذبية.
قال المؤلف المشارك في الدراسة ستيفن تايلور ، الأستاذ المساعد للفيزياء وعلم الفلك في جامعة فاندربيلت ، والذي يرأس حاليًا تعاون NANOGrav ، في بيان: “ستكون بياناتنا المدمجة أكثر قوة”. “نحن متحمسون لاكتشاف الأسرار التي سيكشفونها عن كوننا.”
لمزيد من أخبار CNN والنشرات الإخبارية ، قم بإنشاء حساب على CNN.com