دانشمندان موفق به کشف دو جفت سیاهچاله در حال ادغام شدهاند و معتقدند که در هر یک از این جفتها، سیاهچاله بزرگتر احتمالاً یک «نمونه نسل دوم» بوده که قبلا در یک برخورد کیهانی دیگر شکل گرفته است. رفتار غیرعادی این سیاهچالهها، که از طریق امواج گرانشی، یعنی همان اختلالات در بافت فضا-زمان، ردیابی شده، در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
نشانه آشکار این پدیده دو مورد بود: در هر ادغام، سیاهچاله بزرگتر با سرعتی فوقالعاده میچرخید و جرم آن بهطور قابلتوجهی از سیاهچاله کوچکتر بیشتر بود. این رویدادها توسط همکاری جهانی LIGO-Virgo-KAGRA ثبت شدهاند؛ شبکهای از آشکارسازهای امواج گرانشی که در نقاط مختلف جهان مستقر هستند و وظیفه رصد برخورد سیاهچالهها و ستارههای نوترونی را بر عهده دارند.
استفان فیرهرست (Stephen Fairhurst)، استاد دانشگاه کاردیف در بریتانیا و سخنگوی تیم علمی LIGO، در بیانیهای گفت: «این نتایج شواهدی هیجانانگیز ارائه میدهند مبنی بر اینکه این سیاهچالهها در نتیجه ادغامهای پیشین شکل گرفتهاند.»
پژوهشگران یافتههای خود را بر اساس دو ادغام جدید بنا کردهاند که تنها یک ماه با هم فاصله داشتند. بررسی امواج گرانشی این رویدادها به آنان اجازه داد تا جرم، سرعت چرخش و فاصله سیاهچالههای درگیر را تخمین بزنند.
در رویداد نخست، در تاریخ ۱۱ اکتبر ۲۰۲۴ (۲۰ مهر ۱۴۰۳)، دو سیاهچاله با جرمهایی به ترتیب ۶ و ۲۰ برابر جرم خورشید با یکدیگر ادغام شدند. این ادغام که با نام GW241011 شناخته میشود، حدود ۷۰۰ میلیون سال نوری از زمین فاصله داشت. سیاهچاله بزرگتر از سریعترین سیاهچالههای چرخانِ مشاهدهشده تاکنون بود.
در دومین رویداد، GW241110، که در ۱۰ نوامبر ۲۰۲۴ (۲۰ آبان ۱۴۰۳) رخ داد، دو سیاهچاله با جرمهای ۸ و ۱۷ برابر خورشید با هم برخورد کردند. این ادغام در فاصله ۲.۴ میلیارد سال نوری از زمین روی داد. نکته جالب توجه این بود که سیاهچاله بزرگتر برخلاف جهت مدار خود میچرخید؛ پدیدهای که تا پیش از این هرگز مشاهده نشده بود.
دانشمندان تأکید کردند که هر دو ادغام ویژگیهایی منحصربهفرد دارند. در هر مورد، سیاهچاله بزرگتر تقریباً دو برابر شریک خود جرم داشت و جهت چرخش آن نیز متفاوت از صدها ادغام سیاهچالهای دیگری بود که از زمان نخستین کشف تاریخی LIGO در سال ۲۰۱۵ مشاهده شدهاند.
پژوهشگران پیشنهاد کردند که سیاهچاله بزرگتر در هر ادغام، حاصل فرآیندی موسوم به «ادغام سلسلهمراتبی» بوده است؛ پدیدهای که در محیطهای متراکم مانند خوشههای ستارهای رخ میدهد، جایی که سیاهچالهها اغلب بهصورت فیزیکی به هم نزدیک میشوند و با هم برخورد میکنند.
جس مکآیور (Jess McIver)، اخترفیزیکدان دانشگاه بریتیش کلمبیا و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: «این یکی از هیجانانگیزترین کشفیات ما تا امروز است. این رویدادها شواهد محکمی ارائه میدهند مبنی بر اینکه در نقاطی بسیار متراکم و شلوغ از جهان، ستارههای مرده بهطور مداوم بهسوی یکدیگر رانده میشوند.»
گذشته از شناسایی احتمالی سیاهچالههای نسل دوم، پژوهشگران گفتند که این دو ادغام بار دیگر صحت قوانین فیزیکی پیشبینیشده توسط آلبرت اینشتین را در بیش از یک قرن پیش تأیید کردهاند و در عین حال به دانشمندان کمک میکنند تا شناخت بهتری از ذرات بنیادی بهدست آورند.
برای نمونه، در رویداد GW241011، سیگنال واضحی از تغییر شکل سیاهچاله بزرگتر در اثر چرخش سریع آن مشاهده شد. امضای حاصل از این تغییر در امواج گرانشی، با نظریههای اینشتین و روی کر (ریاضیدانی که مدل سیاهچالههای چرخان را ارائه کرد) کاملاً مطابقت داشت.
همچنین این رویداد نوعی «همهمه» در سیگنال امواج گرانشی ایجاد کرد که ناشی از اختلاف زیاد جرم میان دو سیاهچاله بود. پژوهشگران توضیح دادند که این صدا شبیه به هارمونیکهای موسیقی است و وجود آن، پیشبینیهای نظری اینشتین را بار دیگر بهطور تجربی تأیید کرد.
به گفته نویسنده مقاله، الیزابت هاول، این یافتهها نهتنها به درک بهتر از نحوه شکلگیری سیاهچالههای نسل دوم کمک میکند، بلکه گامی بزرگ در مسیر شناخت پویاییهای پیچیده فضا-زمان و تعاملات ماده در میدانهای گرانشی فوقالعاده قوی بهشمار میرود.
دیدگاه ها