عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
صور Calvera ، وهو نظام سماوي غريب يحتوي على نبضات هارب وبقايا supernova. | الائتمان: (رئيسي) روبرت ليا (تم إنشاؤه مع Canva) (أقحم) Ligo-Virgo-Kagra Aaron Geller/ Northwestern
باستخدام موجات الجاذبية ، اكتشف تموجات صغيرة في الوقت الذي تنبأ به ألبرت أينشتاين في عام 1915 ، اكتشف علماء الفلك أن “مقبرة رائعة” مليئة بالاندماج بين بقايا النجمية المتطرفة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، التي تم إنشاؤها عندما يموت النجوم الضخمة في انفجارات SPOURNOVA.
كما جاءت أدلة على هذه الاندماج في شكل الثقوب السوداء الثنائية الأكثر ضخامة “سمعت” في هذا المجال من موجات الجاذبية حتى الآن.
البيانات التي تم تحليلها حديثًا-تم جمعها بواسطة LIGO أجهزة الكشف عن الموجة الجاذبية (مرصد الموجة التداخل بالليزر) ، العذراء و KAGRA (Kamioka Gravitational Wave)-يتضاعف عدد مختلف الأنواع “، و Forth” ، ومرر “. KAGRA بين مايو 2023 و يناير 2024 ، أول تسعة أشهر من تشغيله 4 شهرين (O4).
وقال زعيم الفريق دانييل ويليامز ، وهو باحث في معهد أبحاث الجاذبية (IGR) في اسكتلندا في بيان: “هذا التحديث الجديد يسلط الضوء حقًا على إمكانات كل من الشبكة الدولية للكشف عن موجة الجاذبية وتقنيات التحليل التي تم تطويرها لحفر إشارات باهتة للغاية من البيانات”.
وأضاف ويليامز: “ما لاحظناه في الجزء الأول من المدى الرابع الذي استمر لمدة عامين قد وسع فهمنا للمقبرة الكونية: لقد رأينا أثقل ثقوب سوداء حتى الآن”.
يمكن أن يساعد البحث الجديد العلماء على فهم الدورة النجمية للحياة والموت الذي يولد الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، ويمكن أن يلقي الضوء أيضًا على العملية التي ترى الثقوب السوداء في الحجم من خلال التصادم والاندماج.
وقال كريستوفر بيري ، عضو الفريق ، أيضًا في IGR: “بطريقة مماثلة لكيفية قيام عالم الحفريات بالتعرف على الديناصورات المقترحة الطويلة من خلال النظر إلى عظامهم المتحجرة ، يمكننا أن نتعرف على النجوم من خلال النظر إلى بقايا ثقب الأسود أو نجم النيوترون”.
وأضاف بيري: “يعيش أكبر النجوم في أقصر حياة ، لذلك يمكن أن يكون من الصعب الدراسة بطرق أخرى. يعيش النجوم حياتهم في العديد من البيئات المختلفة. بعض الأشكال في بيئات نجمية كثيفة مثل مجموعات النجوم النووية ، حيث تكون ملايين النجوم على مقربة”. “هنا ، قد نتوقع أنه بعد اندماج الثقب الأسود الثنائي ، يمكن أن يجد الثقب الأسود الباقي شريكًا جديدًا ويدمج مرة أخرى ، ويشكل ثقبًا أسود أكبر.”
قال بيري إنه مع GWTC-4.0 (الإصدار 4.0 من الكتالوج العابر للموجة الجاذبية) ، رأى علماء Ligo-Virgo-Kagra تلميحات إلى أن بعض المصادر يمكن أن تأتي من الثقوب السوداء التي هي نتيجة لعمليات الدمج السابقة.
“إن إغاظة الثقوب السوداء التي تشكلت من النجوم المنهارة من تلك التي تشكلت من عمليات الدمج السابقة ستخبرنا عن كيفية عيش النجوم حياتهم ، وحيث يعيشون حياتهم عبر الكون” ، تابع بيري.
جماهير الثقوب السوداء ونجوم Netron في مقبرة رائعة تم اكتشافها في موجات الجاذبية. | الائتمان: Ligo-Virgo-Kagra/ Aaron Geller/ Northwestern
لم يستطع هذا البحث أن يرسم صورة أكثر اكتمالا عن حياة وموت النجوم التي تصل إلى ثمانية أضعاف على الأقل في شمس الشمس ، ولكنها قد تساعد أيضًا في فهم السرعة التي يتوسع بها الكون بشكل أفضل.
وقالت راشيل جراي ، عضو الفريق في الفريق: “إن الكون يتوسع ، والسرعة التي تقوم بها بذلك تُعرف باسم ثابت هابل. ميزة فريدة لعمليات اندماج الثقب الأسود هي أنه يمكننا معرفة المدى الذي كانت عليه مباشرة عن ملاحظتنا”. “هذا يعني أن كل عملية اندماج نقوم باكتشافها يعطي بعض المعلومات حول معدل توسيع الكون.
“من خلال الجمع بين هذه المعلومات من العديد من عمليات الدمج ، يمكننا تحسين قياسنا لثابت هابل ، مما ساعد على الإجابة على أحد الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها من أجل علم الفلك الحديث: ما مدى سرعة توسع الكون؟”
مؤامرة من اكتشافات الموجات الجاذبية التي تظهر تشغيل التشغيل الذي حدث فيه. | الائتمان: ديريك ديفيس/ ريانون ليدال/ كالتيك/ ليجو فيرجو كاجرا
تحتوي مجموعة البيانات الجديدة على إشارة جاذبية تسمى GW230814 ، والتي هي أعلى أعلى من هذه الأدوات حتى الآن. مثل هذه الاكتشافات هي أيضًا الطريقة المثالية لاختبار نظرية آينشتاين لعام 1915 للجاذبية ، النسبية العامة ، والتي تم فيها افتراض موجات الجاذبية لأول مرة.
وقال جون فيتش ، عالم IGR وعضو الفريق جون فيتش: “كلما زادت صوت الإشارة ، زادت دقة قياساتنا لأي انحرافات محتملة”. “حتى الآن ، اجتاز أينشتاين كل اختبار ، لكننا سنستمر في النظر عن كثب! بالنسبة لهذه الأنواع من التحليلات ، من المهم للغاية الحصول على ملاحظات من أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية المتعددة ، حتى تتمكن من المرجع المتبادل للإشارة في كليهما.”
القصص ذات الصلة:
– تكشف موجات الجاذبية عن أكثر اندماج ثقب أسود ضخمة على الإطلاق – واحدة “ممنوعة” من النماذج الحالية
– “هذا هو الكأس المقدسة للفيزياء النظرية.” هل مفتاح الجاذبية الكمومية يختبئ بهذه الطريقة الجديدة لصنع الثقوب السوداء؟
– قد تكون الثقوب السوداء “البدائية” الصغيرة التي تم إنشاؤها في الانفجار الكبير قد نمت بسرعة إلى أحجام الفائقة
لقد أصبح كل هذا ممكنًا من خلال الترقيات إلى Ligo و Virgo و Kagra التي أجريت من عام 2020 فصاعدًا والتي عززت حساسية أجهزة الكشف عن الموجات الجاذبية هذه ، ومقرها في الولايات المتحدة وإيطاليا واليابان على التوالي.
وقال أندرو سبنسر الباحث في IGR “خلال سباق المراقبة الرابعة ، تمكنت أجهزة الكشف بشكل روتيني من إجراء قياسات أكثر من 25 ٪ أكثر حساسية من المدى السابق للمراقبة”. “هذا يتيح لنا مراقبة جزء أكبر بكثير من الكون.”
شيء واحد غائب هنا هو ومضات الضوء التي كان ينبغي أن تصاحب الاندماجين المختلطين الملحوظة بين الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، ممثلة بإشارات الموجة الجاذبية GW230529 و GW230518.
“هذه المرة ، لم نر أي شيء باستثناء موجات الجاذبية من هذه الاندماج ، ولكن التلسكوبات الجديدة المثيرة مثل تلسكوب فيرا روبن يعني أن إجراء اكتشافات متزامنة للموجات الجاذبية والضوء أصبحت أكثر احتمالا” ، خلص ويليامز.
يتوفر أبحاث الفريق باعتباره مسبقًا على موقع مستودع الورق Arxiv.