برخورد دو سیاهچاله با جرم متفاوت

جایی در اعماق فضا، دو موجود پرجرم به دور هم در حال گردش هستند. سرنوشت این دو جرم پرچگال که بافتار فضا زمان را زیر بار گرانش خود خم کرده‌اند، در حال سقوط در آغوش یکدیگر هستند. برخوردی گریز ناپذیر که لرزه بر بافتار فضا زمان می اندازد.

حال سال‌های نوری دورتر از محل وقوع این برخورد، دانشمندان توانسته‌اند تن لرزه فضا زمان ناشی از این برخورد را مشاهده و ثبت کنند تا به کمک آن پنجره ای تازه به درک ما از کیهان بگشایند.

ستاره‌شناسانی که برروی امواج گرانشی کار می‌کنند برای نخستین بار موفق شدند امواج گرانشی ناشی از برخورد دو سیاهچاله را رصد کنند که تفاوت جرم فاحشی با هم داشتند.

رصد این برخورد به کمک امواج گرانشی به باز شدن پنجره‌ای تازه به روی تحقیقات اخترفیزیک و فیزیک گرانش توصیف شده است.

Credit: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

این ارتعاش ظریف در بافتار فضا-زمان برای نخستین بار نشان داد که به کمک این روش می‌توان برخوردهایی را آشکار کرد که در آن حداقل یکی از سیاهچاله‌ها پیش از برخورد در حال دوران بوده است. چنین مشاهداتی می‌تواند اطلاعات فوق‌العاده ارزشمندی را برای بررسی برخی از ویژگی‌های این اجرام تیره، در اختیار ستاره‌شناسان قرار دهد.

به گفته مایا فیش‌باخ، یکی از اخترفییکدانان دانشگاه شیکاگو در ایلینویز در گفتگویی با نیچر، این رویدادی چشمگیر و استثنایی است. تا کنون تمام برخوردهایی که به این روش رصد شده و داده‌های آن منتشر شده بودند میان سیاهچاله‌هایی با جرم قابل مقایسه رخ داده بودند. اما این بار با برخوردی طرف هستیم که تفاوت فاحشی میان جرم دو سیاهچاله وجود دارد. .

این برخورد سال گذشته مشاهده شد و نتایج بررسی آن روز ۱۸  آوریل (۳۰ فروردین) در خلال یک کنفرانس که از سوی انجمن فیزیک آمریکا (APS) به صورت مجازی برگزار می‌شد ( به دلیل همه‌گیری کرونا)، از سوی فیش‌باخ و همکارانش اعلام شد.

بر اساس این اعلام هر دو رصدخانه LIGO در ایالات متحده و ویرگو در ایتالیا این رویداد را که به نام GW190412 نامگذاری شده است، با اطمینان بالا در تاریخ ۱۹ آوریل ۲۰۱۹ (۲۳ فروردین ۱۳۹۸)  مشاهده کردند.  

یافته‌های اولیه این یافته در وب‌سایت مقالات پیش از انتشار arXiv منتشر شده است.

رصدخانه امواج گرانشی لایگو برای نخستین بار توانست در سال ۲۰۱۵ امواج گرانشی را کشف کند. پس از آن در ک فصل مشترک رصد که تا سال ۲۰۱۷ ادامه داشت،  این رصدخانه با همکاری رصدخانه ویرگو، توانستند، ده رویداد دیگر را نیز ثبت کنند که از این بین ۹ مورد به برخورد دو سیاهچاله و یکی به برخورد دو ستاره نوترونی اختصاص داشت. رصدی که به دانشمندان در توضیح منشأ عناصر شیمیایی کیهان کمک می‌کند.

سومین مجموعه رصدها از ابتدالی آوریل سال قبل آغاز شده است و ۲۷ مارس سال جاری به پایان رسیده است. با افزایش دقت حسگرها در این سامانه بیش از ۵۰ نامزد رویداد امواج گرانشی در این مجموعه از رصدها تضخیص داده شده‌اند. این کشفیات با آهنگ بی‌سابقه یک رویداد در هفته اتفاق افتاده است. تحلیل‌ها برروی این رویدادها ادامه دارد و تا کنون تنها دو مورد از این رصدها به طور رسمی اعلام و تایید شده‌اند و بررسی بقیه ادامه دارد.

آخرین مورد اعلام شده اما رویدادی یگانه و تا کنون منحصر به فرد است. جایی که در آن یکی از سیاهچاله‌های برخورد کننده جرمی معادل حدود ۸ برابر جرم خورشید و دیگری جرمی حدود ۳۱ برابر جرم خورشید ما داشته است. این تفاوت جرم باعث شد تا سیاهچاله بزرگتر فضای اطراف خود را بیشتر خمیده کند و در نتیجه مسیر حرکت سیاهچاله دیگر را از حالت یک مارپیچ کامل خارج کند. این تاثیر را می‌توان در امواج گرانشی ناشی از چرخش این دو به دور هم مشاهده کرد.

در تمام رویدادهای ناشی از برخوردهای پیشین که تا کنون ثبت شده‌اند ساختار افزاینده یکسانی را نمایش می‌دهند. به این معنی که سیگنال رصد شده به مرور زمان، فرکانسش افزایش می‌یابد تا زمانی که هنگام برخورد فرا می‌رسد. اما این داستان در مورد GW190412 متفاوت است. فرکانس امواج رصد شده دراین مورد به طور چشمگیر و در قالب افزاینده بالا نمی‌رود. به گفته فیش‌باخ همین موضوع هم این رویداد را جالب توجه می‌کند و حتی می توان با نگاهی به ریخت‌شناسی سیگنال به این موضوع پی برد.

مدت طولانی است که دانشمندان در انتظار رویدادهایی بودند که در اثر برخورد دو جسم ناهمسان رخ داده باشند. چرا که چنین رویدادهایی امکانات بیشتری در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد تا نظریه نسبیت را بررسی کنند و به قول ماکسیمیلانو ایسی، چنین کشفی به معنی این است که ما وارد دوره تازه‌ای از آزمون نسبت شده‌ایم.

یکی از ویژگی‌های خاص این نوع رویدادها این است که به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا با دقت بیشتری به بررسی دوران سیاهچاله بپردازند. درحالی که مدل‌ها و نظریات موجود بیان می‌کند عمده سیاهچاله‌های موجود باید دارای دوران‌های سریعی باشند اما داده‌های ثبت شده در دو دور اول آزمایش های لایگو تا کنون جنین نشانه‌هایی را آشکار نکرده بود. حال با این بررسی داننشمندان ممکن است بتوانند داده‌هایی را به دست آورند که به آن‌ها کمک کند تا هرچه بهتر نوری به تاریکخانه منشا و تحول سیاهچاله‌ها، این تاریک‌ترین اجرام عالم بیندازند.

همچنین داده‌ها و رصدهای بیشتر از این رویدادهای برخورد ناهمسانمی‌تواند به تعیین فاصله رویداد از راه شیری کمک کرده و بدین ترتیب شاید راهی نو برای نقشه‌برداری تاریخ تحول جهان را بگشاید.

پروژه لایگو/ویرگو در ماه‌های آینده به انتشار داده‌های بیشتری از مجموعه رصدهای انجام شده در سومین دوره رصدهای این پروژه منتشر خواهد کرد.

منبع: نیچر


برای اطلاع از آخرین رویدادهای مربوط به همه گیری کوید-۱۹ و عضویت در خبرنامه روزانه این موضوع به صفحه کوید – ۱۹ مراجعه کنید

دیدگاه‌ها

  1. جناب ناظمی سوالی داشتم از حضورتون واون اینکه برخورد دو سیاه چاله باعث تغییر در ساختر فضا زمان نخواهد شد؟؟؟
    و این تغییر چگونه خواهدبود؟

دیدگاهتان را بنویسید

*

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.