رقص مارپیچی سیاهچالهها
ادغام دو سیاهچاله یکی از خشنترین و پرانرژیترین رویدادهای جهان است. در چنین رویدادی، سیاهچالهها با حرکتی مارپیچی به سمت چپ میچرخند و همزمان در بافت فضا-زمان ایجاد میکنند که به آنها میگویند گرانشی گفته میشود. تصویری که توسط LIGO منتشر شده است، برخورد دو سیاهچاله با جرمهای ۱۴ و ۸ برابر جرم خورشید را نشان میدهد که در نهایت یک سیاهچاله با جرم ۲۱ برابر خورشید تشکیل شده است.
امواج رادیویی
امواج گرانشی «موجهایی» در ساختار فضا-زمان هستند که توسط اجرام بسیار پرجرم و شتابدار ایجاد میشوند. آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ و در نظریه نسبیت عام، وجود این تصور را پیشبینی کرد.
طبق این نظریه، باعث میشود که فضا-زمان خمیدگی میشود و زمانی که مانند سیاهچالهها یا ستارههای نوترونی با حرکت شتاب اجرا میشود، این خمیدگی به شکل موجهایی در سراسر کیهان منتشر میشود.
این حرکت با سرعت نور میتواند و اطلاعات ارزشمندی درباره منبع خود، از جمله جرم، چرخش و نحوه حرکت آن، با خود حمل میکنند.
قویترین گرانشی از رویدادهای فاجعهبار کیهانی سرچشمه میگیرند، از جمله:
برخورد و ادغام سیاهچالهها
برخورد ستارههای نوترونی
انفجار ابرنواخترها
چرخش نامتقارن ستارههای نوترونی
و حتی احتمالاً بقایای رنگگرانشی به جامانده از مهبانگ (بیگبنگ)
این رویدادها آنقدر پرانرژی هستند که میتوانند لرزشهایی را در فضا-زمان ایجاد کنند که افراد سال نوری سفر کنند.
اما تا دههها هیچگونه مستقیمی از آنها انجام نشد. اولین شواهد تجربی در سال ۱۹۷۴ به دست آمد. زمانی که دو اخترشناس، راسل هالس و جوزف تیلور ، سامانه تپاختر دوتایی را کشف کردند.
آنها مشاهده کردند که این دو ستاره نوترونی بهآرامی به نزدیکی میشوند. دقیقاً با همان نرخی که نظریه نسبیت عام در صورت تابش نمای گرانشی پیش بینی میکرد. این کشف برای آنها جایزه نوبل فیزیک ۱۹۹۳ را به ارمغان آورد.
ادغام سیاهچالهها
همهچیز در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ تغییر کرد. در این تاریخ، رصدخانه موج گرانشی تداخلسنج لیزری ( LIGO )طور برای اولین بار بهطور مستقیم نوسانات فضا-زمان را ثبت کرد. این از برخورد دو سیاهچاله در فاصله حدود 1.3 میلیارد سال نوری از زمین سرچشمه گرفته شده بود.
این کشف بهعنوان یکی از بزرگترینهای تاریخ علمی بشر میشود و درچهای کاملاً جدید به مشاهده جهان گشود.
با وجود انرژی عظیمی که این رویدادها تولید میکنند، گرانشی در مسیر خود در کیهان بسیار ضعیف میشود. که حاصل از اولین زمانی سازی LIGO به زمین رسیده است، تغییر تغییر ایجاد شده در فضا-زمان ۱۰ هزار برابر کوچکتر از هسته یک قطرم !
LIGO برای اندازهگیری چنین تغییراتی فوقالعاده کوچک طراحی شده است و از فناوری فناوری تداخلسنجی لیزری با دقت بیسابقه استفاده میکند.
1. رقص مارپیچی سیاهچالهها به چه معناست؟
رقص مارپیچی سیاهچالهها به مرحلهای گفته میشود که دو سیاهچاله در یک سامانه دوتایی، پیش از ادغام نهایی، بهصورت مارپیچی به دور یکدیگر میچرخند و همزمان امواج گرانشی قدرتمندی تولید میکنند.
2. در هنگام رقص مارپیچی سیاهچالهها چه اتفاقی در فضا-زمان رخ میدهد؟
در این فرآیند، فضا-زمان بهشدت دچار خمیدگی و نوسان میشود و امواج گرانشی به اطراف منتشر میشوند که میتوانند میلیاردها سال نوری را طی کرده و توسط آشکارسازهایی مانند LIGO ثبت شوند.
3. چرا رقص مارپیچی سیاهچالهها برای دانشمندان اهمیت دارد؟
این پدیده اطلاعات دقیقی درباره جرم، سرعت چرخش و تاریخچه شکلگیری سیاهچالهها در اختیار دانشمندان قرار میدهد و به آنها کمک میکند مدلهای دقیقتری از تکامل ساختارهای کیهانی ارائه دهند.
4. آیا رقص مارپیچی سیاهچالهها قابل مشاهده با تلسکوپهای معمولی است؟
خیر، این پدیده بهطور مستقیم با نور قابل مشاهده نیست و تنها از طریق آشکارسازی امواج گرانشی میتوان آن را مطالعه کرد، زیرا سیاهچالهها خود نوری ساطع نمیکنند.
5. نقش رصدخانه LIGO در مطالعه رقص مارپیچی سیاهچالهها چیست؟
LIGO با اندازهگیری نوسانات بسیار ریز فضا-زمان، امکان ثبت امواج گرانشی ناشی از رقص مارپیچی و ادغام سیاهچالهها را فراهم کرده و فصل تازهای در مطالعه پدیدههای کیهانی گشوده است.
تصویر گرانشی نهتنها شگفتیانگیز بر پیشبینیهای اینشتین هستند، بلکه ابزاری برای مشاهده جهان به شمار میروند. این امکان بههایی را میدهند که مانند ادغام سیاهچالهها را «بشنوند»، نه فقط ببینند.با توسعه رصدخانههای پیشرفتهتر، آینده اخترفیزیک گرانشی نوید کشف رازهایی عمیقتر از تولد، تحول و ساختارهای عظیم کیهانی را میدهد.
گرد آوری:بخش علمی بیتوته
