سماع صوت تصادم ثقوب سوداء عملاقة

وجد تلسكوب بحجم مجرّة صُمّم من استخدام نجوم ميتة منذ زمن بعيد أفضل دليل إلى الآن على همهمة خلفية موجات الجاذبية التي نتجت عن اندماج ثقوب سوداء فائقة Supermassive black holes، ليمنح ذلك فرصة لفهم هذه العملية الغامضة.

بدت الإشارات بتردد منخفض جداً لدرجة أنه يحتاج سنوات لإستكمال رصد موجة واحدة. ولهذا السبب، فقد تعاون فريقان مختلفان من علماء الفلك: فريق NANOGrav ومقره في الولايات المتحدة، وفريق مشترك أوروبي هندي لمصفوفتي توقيت النجوم النبّاضة (البلسارات) Pulsar Timing Arrays، وجمعوا البيانات لمدة 15 و25 عاماً على التوالي.

استخدم الفريقان عشرات نجوم النبّاضة بدرجة الميكروثانية Microsecond pulsars وهي نجوم نيوترونية Neutron stars تدور عدة مرات في الثانية وتصدر حزماً هائلة القوة من الإشعاع. عندما تجتاح إحدى هذه الحزم الأرض، نرى وميضاً يشبه إلى حد كبير ضوء منارة. يمثل توقيت هذه الومضات أحد أكثر الساعات موثوقية في الكون. وعلى الرغم من ذلك، يمكن لمرور موجة جاذبية Gravitational wave قربها أن يُحدث تغييرات طفيفة في دقة توقيتها، وقد استطاعت الفرق العلمية أن تستفيد منها لاكتشاف الموجات.

تقول مورا ماكلولين Maura McLaughlin، من جامعة فرجينيا الغربية والمديرة المشاركة في فريق NANOGrav: ”النجوم النبّاضة هي في الواقع مصادر راديوية ضعيفة جداً، لذلك نحتاج إلى آلاف الساعات سنوياً على أكبر التلسكوبات في العالم لتنفيذ هذه التجربة“.

تتطابق الإشارة مع عمليات محاكاة Simulations نظم الثقوب السوداء الثنائية فائقة الكتلة Supermassive black hole binary systems الناتجة من اندماج مجرّتين. وهذه عملية غير مفهومة جيداً ويصعب رصدها تقليدياً، وهو ما يعني أن هذه الموجات يمكن أن تمنحنا رؤى رئيسية لما يحدث عندما تجتمع ثقوب سوداء عملاقة معاً.

يقول لوك كيلي Luke Kelley، من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وهو عضو في فريق NANOGrav: ”هذا بالتأكيد أفضل تخمين لدينا، وهو متوافق تماماً مع البيانات، لكننا لسنا واثقين (بعد). إذا كانت هذه ثنائيات، فهذه هي المرة الأولى التي نؤكد فيها بالفعل وجود ثنائيات فائقة الكتلة من الثقوب السوداء، والتي مثلت لغزاً كبيراً منذ أكثر من 50 عاماً وإلى الآن“. www.nanograv.org

تعليق

ستعرِّفنا هذه النتائج الجديدة بشيء هائل عن الثقوب السوداء الفائقة والبيئة التي تعيش فيها قرب مراكز المجرّات.

ومن اللافت للنظر أننا تعلمنا أيضاً القليل عن المجموعة الشمسية في أثناء ذلك. فالإشارة التي يبحث عنها صيّادو موجات الجاذبية هي حساسة جداً لحركة الأرض وأن كوكبنا لا يتأثر فقط بتأثير جاذبية الشمس عليه، بل أيضاً بهذه الجاذبية، وأيضاً بفعل جاذبية الكواكب الأخرى. تعتمد هذه النتائج الجديدة بنحو خاص على تتبع مدار كوكب المشتري. وإضافة إلى عملهم على النجوم النبّاضة، فقد قاس الفريق موقع مركز الثقل Barycentre في المجموعة الشمسية النقطة التي ندور حولها بدقة تصل إلى 100 م أكثر بقليل من طول ملعب كرة القدم؛ وهذا شيء مذهل.

كريس لينتوت Chris Lintott: يشارك في تقديم برنامج سماء الليل The Sky at Night.