اكتشف العلماء جولة أخرى من موجات الجاذبية

لقد صُعق العالم عندما أعلن علماء في مرصد موجة التداخل بالليزر (LIGO) في فبراير أنهم اكتشفوا أخيرًا موجات الجاذبية ، وحلوا تحقيقًا استمر قرنًا بدأ مع ألبرت أينشتاين.

حسنًا ، تمسك بأعقابك - لقد نجح نجوم LIGO في تكرار ذلك. بعد أشهر فقط من إجراء قياسات إشارات الموجة الجاذبية الأولى ، تمكنت أدوات LIGO من اكتشاف موجات الجاذبية للمرة الثانية - مرة أخرى نتيجة لزوج من الثقوب السوداء تصطدم بعضها ببعض - في عيد الميلاد المجيد الماضي. نشرت النتائج في العدد الأخير من خطابات المراجعة البدنية.

في مؤتمر صحفي عقدته الجمعية الفلكية الأمريكية في سان دييغو اليوم ، أثنت غابرييلا غونزاليس ، المتحدثة باسم LIGO للتعاون العلمي ، بحماس على قدرة كاشفات LIGO - التي لا تعمل بكامل طاقتها - إشارات باهتة. وقالت "على الرغم من كونها بالغة الصغر ، فإن أجهزة LIGO على الأرض اكتشفت بوضوح هذه الموجات الجاذبية". "مع هذا ، يمكننا أن نخبرك الآن ، لقد بدأ عصر فلك الموجة الجاذبية".

وردد علماء آخرون من LIGO سرور غونزاليس - ودهشتهم - باكتشاف زوج آخر من الثقوب السوداء الثنائية خلال عام واحد.

قال تشاد حنا ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية بنسلفانيا التابعة لـ LIGO: "لم أكن لأتفكر أبدًا في أننا سنكون محظوظين للغاية ، ليس لدينا اكتشاف واحد فقط ، ولكن اكتشافين محددين للثقب الأسود خلال الأشهر القليلة الأولى من الملاحظات". في بيان صحفي PSU.

غالبًا ما يشار إلى موجات الجاذبية على أنها تموجات في وقت الفراغ بسبب وجود الكتلة. إنهم ليسوا بالضرورة فعل أي شيء ، لكنها مؤشر مهم أن الجاذبية ، حسنا ، موجود. تحمل موجات الجاذبية أساسًا معلومات حول طبيعة الجاذبية ولماذا وكيف تفرض الجماهير الأكبر حجمًا تأثيرات جاذبية على كتل أصغر وأكثر.

كانت إشارة ديسمبر نتيجة لزوج من الثقوب السوداء أربعة عشر وثمانية أضعاف كتلة الشمس ، على التوالي ، تصطدم مع بعضها البعض لتشكيل ثقب أسود واحد ضخم حوالي 21 أضعاف كتلة الشمس كل ذلك يحدث 1.4 مليار سنين مضت. إنه حدث أصغر بكثير من أول عملية دمج للثقب الأسود التي تمت ملاحظتها في سبتمبر - والتي تضم زوجًا من الثقوب السوداء 29 و 36 مرة أكبر من الشمس ، على التوالي ، وطرد طاقة أكثر من جميع نجوم الكون مجتمعة - لكن هذا ليس سلبي على الإطلاق.

في الواقع ، تعد مراقبة الموجات الجاذبية الناتجة عن حدث سماوي أضعف تطورًا مشجعًا للغاية. إذا كان العلماء يأملون في دراسة الموجات التثاقلية بتعمق أكبر ، فسوف يريدون إجراء أكبر عدد ممكن من القياسات ، من جميع أنواع الظواهر الكونية. بالنسبة لأدوات LIGO لالتقاط شيء أقل ضخامة ، فهي خطوة قوية إلى الأمام.

وقال غونزاليس في بيان صحفي صادر عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إنه من الأهمية بمكان أن هذه الثقوب السوداء كانت أقل بكثير من تلك التي لوحظت في الكشف الأول. "بسبب كتلها الأخف وزنا مقارنةً بالاكتشاف الأول ، فقد قضوا وقتًا أطول - حوالي ثانية واحدة - في النطاق الحساس للكاشفات. إنها بداية واعدة لرسم خرائط لسكان الثقوب السوداء في عالمنا."

في مؤتمر AAS ، أكد David Reitze ، المدير التنفيذي لمشروع LIGO ، خططًا لزيادة حساسية أجهزة الكشف بنسبة تتراوح بين 15 و 25 بالمائة قبل التشغيل التالي في الخريف. وقال "المستقبل سيكون مليئا بعمليات الاندماج في الثقب الأسود لليغو". "سنرى الكثير من هذه الأشياء." كما ألمح إلى بحث LIGO عن أحداث أخرى غير عمليات الدمج بين الثقوب السوداء ؛ وقال إن تصادم النجوم النيوترونية الثنائية يمكن اكتشافه قريبًا.

وتشير النتائج أيضًا إلى أن عمليات الدمج بين الثقوب السوداء أكثر شيوعًا مما يعتقد العلماء في البداية.

موجات الجاذبية هي فائقة من الصعب قياس بسبب ضعفهم. يقيس العلماء موجات الجاذبية من خلال أداة تُعرف باسم مقياس التداخل ، والتي تنتج أساسًا ليزرًا متخصصًا يعمل عبر مسافات كبيرة جدًا تكون حساسة بدرجة كافية للكشف عن وجود هذه الإشارات التي تتحرك من خلالها.

يستخدم LIGO مقياسين مختلفين للتداخل (أحدهما في ليفينجستون ، لويزيانا وواحد في هانفورد ، واشنطن) كطريقة لقياس الأمواج والتحقق من أن الإشارة عبارة عن موجة جاذبية وليست مجرد انحراف ناتج عن الحركة الجيولوجية المحلية أو عوامل أخرى.

على الرغم من أن LIGO تعمل منذ عام 2002 ، فإن السبب في أننا بدأنا بالفعل في العثور على موجات الجاذبية هو بفضل التحديث الرئيسي الذي خضع له كل من مقياس التداخل (بالإضافة إلى مقياس تداخل Virgo في إيطاليا) العام الماضي. في الواقع ، تم العثور على الإشارات الأولى بعد أيام فقط من استكمال الترقيات. وغني عن القول أن تلك التجديدات دائما ما تتجاوز التوقعات.

وصفًا لمشاريع LIGO المستقبلية ، ناقش Reitze خططًا لبناء كاشف آخر في الهند. وقال "نأمل أن يكون لدينا خمسة كاشفات ستذهب إلى العقد المقبل" ، في إشارة أيضًا إلى كاشفات هانفورد وليفينجستون ، وفيرجيو إيتيجو ، وكاجرا ، التي هي الآن قيد الإنشاء في اليابان ؛ من المأمول أن يسمح وجود مزيد من الكاشفين للباحثين ليس فقط باجتياح مساحة أكبر من السماء لأحداث موجات الجاذبية ولكن أيضًا بشكل أفضل حدد لهم ، في عملية مماثلة للتثليث.

النتائج الجديدة ليست مجرد مجموعة بيانات إضافية إلى الكتالوج المتزايد الآن لبيانات موجة الجاذبية. يتوقع العلماء أن يسخروا الأرقام كجزء من محاولة لتشكيل تنبؤات حول أنواع الأحداث التي ستنتج موجات ثقالية قابلة للقياس ، وأين وقعت تلك الأحداث ، ومتى يتوقعون أن تصل تلك الموجات التثاقلية إلى الأرض.

وقال ريتز في مؤتمر AAS: "بالتأكيد ، سنشهد ثقوبًا سوداء أكبر بكثير ، ونأمل أن تكون نيوترونات ثنائية ، وإذا كنا محظوظين ، فجر عظيم." علم الفلك الموجة الجاذبية هو حقيقي. نحن هنا."