يقول علماء الفلك إنهم اكتشفوا أكبر اندماج تم اكتشافه بين ثقبين أسودين على الإطلاق
أصبح الاثنان ثقبًا أسودًا ثقيلًا بشكل خاص
ربما اكتشف علماء الفلك أكبر اصطدام بين ثقبين أسودين تم اكتشافهما على الإطلاق ، وهو اندماج فوضوي حدث منذ حوالي 7 مليارات سنة ، ولم تصلنا علاماته إلا للتو. أتاح الحدث الكارثي للباحثين مقعدًا في الصف الأول لميلاد أحد أكثر الأشياء مراوغة في الكون.
تضمن العرض البعيد لاعبين رئيسيين: ثقب أسود تعادل كتلته 66 ضعف كتلة شمسنا ، وثقب أسود آخر تبلغ كتلته 85 ضعف كتلة شمسنا. اقترب الاثنان من بعضهما البعض ، وسرعان ما يدوران حول بعضهما البعض عدة مرات في الثانية قبل أن يصطدموا معًا في نهاية المطاف في انفجار عنيف للطاقة أرسل موجات صدمة في جميع أنحاء الكون. نتيجة اندماجهم؟ ثقب أسود واحد تساوي كتلته حوالي 142 ضعف كتلة شمسنا.
قد يكون هذا الاكتشاف كبيرًا لعلماء الفلك. حتى الآن ، كان العلماء قادرين على اكتشاف الثقوب السوداء ومراقبتها بشكل غير مباشر في نطاقين مختلفين الحجم. التنوع الأصغر هو ما بين خمسة إلى 100 مرة كتلة شمسنا. على الطرف الآخر من الطيف ، توجد الثقوب السوداء الهائلة - الأنواع الموجودة في مراكز المجرات التي تبلغ كتلتها ملايين ومليارات المرات من الشمس. على مر العصور ، كان العلماء يحاولون تحديد الثقوب السوداء الموجودة بينها ، ما يسمى بـ "الثقوب السوداء متوسطة الكتلة" التي تتراوح من 100 إلى 1000 ضعف كتلة الشمس. كان علماء الفلك على يقين من أن هذا النوع يجب أن يكون موجودًا ولكنهم لم يتمكنوا من العثور على أي دليل مباشر على وجودهم. تم رصد عدد قليل من الثقوب السوداء المتوسطة المحتملة ، لكنها لا تزال تعتبر مرشحة.
"لقد كان أمرًا محيرًا دائمًا أن الأشخاص لم يتمكنوا من العثور على أي شيء فيما بينهم."
يقول سالفاتور فيتالي ، الأستاذ المساعد في مختبر ليجو بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي يدرس موجات الجاذبية ، لموقع "إنها حقًا الحلقة المفقودة بين [الثقوب السوداء] بعشرات الكتل الشمسية والملايين". "كان دائمًا محيرًا بعض الشيء أن الناس لم يتمكنوا من العثور على أي شيء بينهما."
مع هذا الاكتشاف ، الذي تم تفصيله اليوم في مجلتي Physical Review Letters و The Astrophysical Journal Letters ، قد يكون لدينا أول اكتشاف لنا لولادة ثقب أسود متوسط الكتلة. يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب ظهور الكون بالشكل الذي هو عليه - مع تناثر كبير نسبيًا للثقوب السوداء الأصغر وعدد قليل من الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات. إحدى النظريات حول الكيفية التي تصبح بها الثقوب السوداء فائقة الضخامة هي أن الثقوب السوداء الأصغر تندمج مرارًا وتكرارًا ، وتتماسك حتى تصبح ضخمة. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فسيتعين وجود ثقوب سوداء وسيطة في مكان ما في الكون. يقول فيتالي: "هذا هو سبب بحث الفلكيين عن هذه الأشياء على نطاق واسع ، لأنها ستساعد في حل هذا اللغز".
لاكتشاف رقصة الثقب الأسود هذه ، قاس العلماء موجات الصدمة الصغيرة الناتجة عن الاندماج. عندما تندمج أجسام ضخمة بشكل لا يصدق مثل الثقوب السوداء ، فإنها تشوه المكان والزمان ، مما يخلق تموجات في نسيج الكون تنطلق إلى الخارج بسرعة الضوء من الحدث. تُعرف هذه التموجات ، المعروفة باسم موجات الجاذبية ، بأنها عملاقة عندما يتم إنتاجها ، ولكن بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى كوكبنا تصبح ضعيفة للغاية ويصعب اكتشافها بشكل لا يصدق.
لقد أصبح العلماء بارعين جدًا في اكتشاف موجات الجاذبية الصغيرة هذه بفضل المراصد في الولايات المتحدة وإيطاليا. تُعرف المراصد باسم LIGO و Virgo ، وهي مصممة خصيصًا لاكتشاف هذه الموجات متناهية الصغر من الاندماجات الكارثية - من خلال قياس كيفية تأثير التموجات على المرايا المعلقة هنا على الأرض. منذ أن قام LIGO بأول اكتشاف لموجات الجاذبية في عام 2015 ، حققت المراصد سيرة ذاتية رائعة ، حيث اكتشفت ما يقرب من 67 اندماجًا للثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء المندمجة مع النجوم النيوترونية.
"تم تدمير ما يعادل سبع شمس في جزء صغير جدًا من الثانية."
على بُعد 5.3 مليار فرسخ فلكي ، يعد الاكتشاف الذي تم الإعلان عنه اليوم أيضًا أبعد عملية اندماج اكتشفها LIGO و Virgo على الإطلاق ، حيث استغرقت الأمواج 7 مليارات سنة للوصول إلينا. تم اكتشاف هذا الحدث ، المسمى GW190521 ، في 21 مايو 2019 ، وكان خافتًا جدًا بحيث كان من الممكن تفويته بسهولة. لم يلتقط LIGO و Virgo سوى أربع موجات صغيرة من الاندماج في كاشفاتهما ، وهي اضطرابات استمرت لعشر ثانية فقط. استخدم العلماء الذين يعملون مع البيانات أربع خوارزميات مختلفة للعثور على الاهتزازات ، مما سمح لهم في النهاية بتحديد كتل الاندماج ومقدار الطاقة المنبعثة. يقول فيتالي: "خلال عملية الاصطدام ، تم تدمير ما يعادل سبعة أضعاف كتلة شمسنا وأصبحت طاقة تغادر النظام ، لذا فإن التفكير في الأمر مثير للإعجاب من حيث الطاقة". "تم تدمير ما يعادل سبع شموس في جزء صغير جدًا من الثانية."
بسبب الاكتشاف الصغير ، يفكر علماء الفلك في LIGO و Virgo في احتمال أنهم ربما لم يكونوا قد رأوا في الواقع اندماجًا ضخمًا للثقب الأسود ، ولكن بدلاً من ذلك التقطوا موجات من نجم منهار أو بعض الظواهر الغريبة الأخرى. ومع ذلك ، فإن اندماج الثقب الأسود هو التفسير الأبسط والأكثر منطقية لما لاحظوه. يقدر علماء الفلك أن عمليات الاندماج مثل هذه نادرة أكثر من اندماجات الثقوب السوداء الأصغر التي شهدها LIGO و Virgo ، وهو ما يفسر سبب استغراق المراصد بعض الوقت لاختيار هذا النوع من الثقوب السوداء. يقول فيتالي: "لكل حدث مثل هذا الحدث ، سيكون هناك ما يقرب من 500 عملية اندماج للثقوب السوداء الأصغر ، لذا فهي نادرة جدًا".
لكن فيتال تتوقع أن تشهد عمليات اندماج كهذه مرة أخرى. في الوقت الحالي ، لا يقوم LIGO و Virgo بإبداء الملاحظات ، ولكن سيعود المرفقان بالإنترنت بحلول نهاية العام المقبل مع بعض الترقيات ، مما يجعل أجهزتهما أكثر حساسية من ذي قبل. يقول فيتالي: "يجب أن نكون قادرين على اكتشاف المزيد من هذا الجسم الثقيل للغاية ، ومن ثم سنتمكن من التحدث أكثر قليلاً عن أصولهم ، ومن أين أتوا ، ومدى ندرة هذه الأشياء ، وخصائصها". "لذلك سنكون قادرين حقًا على التحقيق في حياة وموت هذه الثقوب السوداء."
الإبتساماتإخفاء