بواسطة ويل دنهام
واشنطن (رويترز) -يعد دمج اثنين من الثقوب السوداء حدثًا بالغ الأهمية ، ويكشف عن أعنف وأكثر تكوينات المساحة والوقت والجاذبية المعروفة للعلوم.
لقد حصل الباحثون الآن على أفضل مظهرهم حتى الآن على مثل هذا الحدث بناءً على اكتشاف تموجات في زمان تسمى موجات الجاذبية في ملاحظة تقدم دعمًا قويًا للفرضيات من علماء الفيزياء البارزين ألبرت أينشتاين وستيفن هوكينج.
حدث التصادم 1.3 مليار سنة ضوئية من الأرض في مجرة خارج طريقنا درب التبانة ، وشمل اثنين من الثقوب السوداء – واحد حوالي 34 ضعف كتلة الشمس والآخر حوالي 32 ضعف كتلة الشمس. اندمجوا في جزء صغير من الثانية بعد أن يدوروا مع بعضهم البعض بسرعة الضوء تقريبًا ، وتركوا وراء ثقب أسود واحد حوالي 63 ضعف كتلة الشمس التي كانت تدور في حوالي 100 ثورة في الثانية.
العام الضوئي هو مسافة الضوء في السنة ، 5.9 تريليون ميل (9.5 تريليون كيلومتر). الثقوب السوداء هي أشياء كثيفة بشكل غير عادي مع سحب الجاذبية القوي حتى لا يمكن للضوء حتى الهروب.
أطلقت عملية الدمج كمية هائلة من الطاقة التي تشع بالخارج كأمواج جاذبية ، وهي كمية تعادل لسرحت ثلاث نجوم بحجم الشمس. تم اكتشاف هذه الأمواج في 14 يناير في مواقع البحث في هانفورد وواشنطن و ليفينغستون ، لويزيانا التي تشكل جزءًا من مرصد موجة الجاذبية في المؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية ، أو ليجو.
جاءت هذه الملاحظات بعد عقد من الزمان بعد الكشف الأول عن الأمواج الجاذبية ، والتي تم إنتاجها بواسطة اندماج مماثل. التحسينات التكنولوجية منذ عام 2015 تعني أن هذا الاندماج قد لوحظ بدقة أفضل أربع مرات من التحل السابق.
تنتشر موجات الجاذبية إلى الخارج من مصدر مثل تموجات في بركة. في هذه الحالة ، تكون البركة وقتًا في الفضاء ، وهو النسيج رباعي الأبعاد يجمع بين الأبعاد الثلاثة للمساحة – الارتفاع والعرض والطول – مع بُعد الوقت.
وقال عالم الفيزياء الفلكية في مجلة مجلة المراجعة الفيزيائية: “بفضل ألبرت أينشتاين ، نعلم أن المكان والزمان متشابكان ويعتبرون أفضل جوانب لكيان واحد ، وقت الفضاء”.
وقال إيسي: “هذا يتجلى ، على سبيل المثال ، في ذلك الوقت يتدفق بمعدلات مختلفة اعتمادًا على مكان وجودك: بالقرب من كائن ثقيل ، مثل الثقب الأسود ، يتدفق الوقت ببطء أكثر مقارنةً بشخص ما بعيدًا ، بحيث يتقدم شخص قريب من ثقب أسود ببطء أكثر”.
قام الباحثون بتحليل ترددات الموجات الجاذبية المكتشفة لتمييز الصفات الأساسية للثقوب السوداء قبل الاندماج وبعدها. في حين أن هذه الترددات لم تكن موجات سليمة ، قارنها الباحثون برنين الجرس.
وقال إيسي: “هذا يشبه محاولة معرفة ما يصنعه الجرس من صوت الرنين الذي يصنعه عندما يصطدم به”.
جرس حديدي كبير ، على سبيل المثال ، يصنع صوتًا مختلفًا عن جرس الألمنيوم الصغير.
ما تعلمه الباحثون استنادًا إلى تواتر موجات الجاذبية التي قدمت التحقق من صحة مجموعة أساسية من الفهم العلمي للثقوب السوداء التي تقدمها هوكينج ، الذي توفي في عام 2018.
افترض Hawking أن المساحة الكلية للثقوب السوداء – وتحديداً مساحة سطح أفق الحدث ، لا ينبغي أن تنخفض الحدود التي لا يمكن أن يهرب منها أي شيء. تشير فرضيته إلى أن مساحة سطح الثقب الأسود المفرد المنتجة في عملية الدمج يجب أن تتجاوز المساحات السطحية المشتركة للفتحتين الأسود اللذين تم دمجهما.
استوفى هذا الاندماج هذا التوقع. قبل التصادم ، كان للثقوب السوداء معًا مساحة سطحية إجمالية تبلغ حوالي 93000 ميل مربع (240،000 كم مربع). كان للثقب الأسود المفرد الناتج عن الاندماج مساحة سطح حوالي 155000 ميل مربع (400000 كم مربع).
وقال عالم الفيزياء الفلكية ويل فار من جامعة ستوني بروك ، أحد قادة الدراسة ، “
كما قدمت الملاحظات أكثر الأدلة المباشرة حتى الآن على أن الثقوب السوداء هي الأشياء البسيطة المفارقة المتوقعة في نظرية آينشتاين للنسبية العامة ، والتي تحمل أن الجاذبية تنتج عن انحناء الفضاء الناتج عن الكتلة والطاقة.
تم التحقق من صحة النتائج التي توصلت إليها آينشتاين البساطة المقترحة للثقوب السوداء – التي يمكن فهمها بشكل كامل على وجه الحصر على جماهيرها ودورانها – كما عمل عالم الرياضيات روي كير في عام 1963.
تم الحصول على قياسات الموجة الجاذبية في وقت قصير بشكل ملحوظ. وقالت عالم الفيزياء الفلكية في Caltech Katerina Chatziioannou إن الثقوب السوداء لوحظت في الداخل نحو بعضها البعض لحوالي 200 مللي ثانية ، وتم قياس الإشارة من الثقب الأسود المدمج لنحو 10 مللي ثانية.
(شارك في تقارير ويل دونهام ، تحرير روزالبا أوبراين)