ثقب أسود متذبذب.. اكتشاف أكثر الأجسام الفضائية تطرفا
حدد الباحثون في جامعة كارديف البريطانية حركة ملتوية غريبة في مداري ثقبين أسودين متصادمين، وهي ظاهرة غريبة تنبأت بها نظرية الجاذبية لأينشتاين.
وتشير دراستهم، التي نُشرت أمس في مجلة "نيتشر" بمشاركة فريق بحثي مكون من مارك هانام، وتشارلي هوي، وجوناثان طومسون، إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يُرى فيها هذا التأثير، المعروف باسم "الاستباقية" في الثقوب السوداء، حيث يكون الالتواء، 10 مليارات مرة أسرع مما كانت عليه في الملاحظات السابقة.
وتم العثور على نظام الثقب الأسود الثنائي من خلال موجات الجاذبية في أوائل عام 2020 في أجهزة كشف متقدمة، ومن المحتمل أن يكون أحد الثقوب السوداء، أكبر من شمسنا بأربعين مرة، وأسرع ثقب أسود يتم العثور عليه من خلال موجات الجاذبية.
وعلى عكس جميع الملاحظات السابقة، فإن الثقب الأسود الذي يدور بسرعة شوه المكان والزمان لدرجة أن مدار الثنائي بأكمله يتذبذب ذهابا وإيابا.
وهذا الشكل من الاستباقية خاص بنظرية النسبية العامة لأينشتاين، وتؤكد هذه النتائج وجودها في أكثر الأحداث الفيزيائية تطرفا التي يمكننا ملاحظتها، وهي اصطدام ثقبين أسودين.
ويقول مارك هانام من معهد استكشاف الجاذبية بجامعة كارديف: "لطالما اعتقدنا أن الثقوب السوداء الثنائية يمكنها فعل ذلك، وكنا نأمل في تحديد مثال منذ اكتشافات موجات الجاذبية الأولى، وكان علينا الانتظار لمدة خمس سنوات وأكثر من 80 اكتشافًا منفصلا، ولكن أخيرًا لدينا واحدا".
والاستباقية في النسبية العامة عادة ما يكون تأثيرا ضعيفا لدرجة أنه غير محسوس، وفي أسرع مثال تم قياسه سابقا من النجوم النيوترونية التي تدور حول النجوم النابضة الثنائية، استغرق الأمر أكثر من 75 عاما حتى يبدأ المدار، وثنائي الثقب الأسود في هذه الدراسة، والمعروف باسم GW200129 يتقدم عدة مرات كل ثانية ، وهو تأثير أقوى بعشرة مليارات مرة مما تم قياسه سابقًا.
وأوضح الدكتور جوناثان طومسون، من جامعة كارديف أيضًا: "إنه تأثير صعب للغاية لتحديده، إن موجات الجاذبية ضعيفة للغاية ويتطلب الكشف عنها أكثر أجهزة القياس حساسية في التاريخ، إن الحركة الاستباقية هي تأثير أضعف مدفون بالفعل داخل إشارة ضعيفة، لذلك كان علينا إجراء تحليل دقيق للكشف عنها".
وتنبأ أينشتاين بموجات الجاذبية في عام 1916، وتم اكتشافها لأول مرة بشكل مباشر من اندماج ثقبين أسودين بواسطة أجهزة LIGO المتقدمة في عام 2015، وهو اكتشاف رائع أدى إلى الحصول على جائزة نوبل لعام 2017.
ويعد علم فلك الموجات الثقالية الآن أحد أكثر مجالات العلوم حيوية، مع شبكة من أجهزة الكشف المتقدمة LIGO و Virgo و KAGRA العاملة في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان، حتى الآن، كان هناك أكثر من 80 اكتشافا، كلها من اندماج الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية.
ويقول الدكتور تشارلي هوي، الباحث في جامعة كارديف خلال هذه الدراسة، وهو الآن في جامعة بورتسموث: "حتى الآن، كانت معظم الثقوب السوداء التي وجدناها مع موجات الجاذبية تدور ببطء إلى حد ما، وكان الثقب الأسود الأكبر في هذا الثنائي، والذي كان أكبر بنحو 40 مرة من الشمس، يدور بأسرع ما يمكن فيزيائيا تقريبا، وتشير نماذجنا الحالية لكيفية تشكل الثنائيات إلى أن هذا الثقب كان نادرا للغاية، ربما حدث واحد من كل ألف حدث أو قد يكون علامة على أن نماذجنا بحاجة إلى التغيير".
