علماء الفيزياء الفلكية يتوقعون زيادة قوة موجات الجاذبية بسبب اندماج الثقوب السوداء الهائلة!
توقّع العلماء مؤخرًا زيادة قوّة موجات الجاذبية نتيجة اندماج الثقوب السوداء الهائلة للمجرات، وقادتهم دراساتهم إلى تنبؤات ورؤى مرجعية مهمة لإشارات نجمية مستقبلية لفهم الظواهر الفيزيائية الفلكية الأخرى بشكل أكبر مستقبلًا.
يعرّف العلماء موجات الجاذبية بأنها تموّجات في انحناء الزمكان، تنشأ بسبب الكتل المتسارعة التي تنتشر كموجات بسرعة الضوء، وعلى الرغم من عدم الحاجة إلى وجود كتل وأجسام عملاقة لإنشاء هذه الموجات، فإن أدوات العلماء قادرة على اكتشاف تلك الناتجة عن التسارع الشديد فقط، مثل المدار الثنائي للثقوب السوداء.
وكما يقول العلم، هناك ثقب أسود كبير في وسط معظم المجرات تقريبًا، مثل الثقب الأسود في منطقة الرامي A/ بالإنجليزية (Sagittarius A) والواقع في مركز مجرتنا، درب التبانة. تلك الثقوب السوداء ثقيلة جدًا؛ يمكن أن تتراوح كتلتها من مليون إلى أكثر من مليار مرة من كتلة الشمس، ولذا تُعرف بالثقوب السوداء فائقة الكتلة.
يقول العلماء: عندما تتحرك المجرات عبر الكون الواسع، فإنها تندمج من حين لآخر، وعندما يحدث الاندماج، فإن الثقوب السوداء الهائلة التي تحويها كل مجرة، تميل إلى زيارة بعضها البعض، وتشكيل أنظمة ثنائية. ونظرًا لأن كل ثقبين أسودين يدوران حول بعضهما البعض، فإنهما يشوهان نسيج المكان والزمان من حولهما (أي يشوهان حالته الطبيعية)، وينتج عنهما موجات جاذبية تموج إلى الكون. تكمل موجات الجاذبية الناتجة هذه ذبذبة كاملة واحدة كل عام تقريبًا أثناء انتقالها عبر الفضاء، وتصنف على أنها موجات جاذبية منخفضة التردد.
صحيحٌ أنها منخفضة التردد، ولكن الكون مملوء بهذه الأنظمة الثنائية فائقة الكتلة للثقب الأسود، وموجات الجاذبية التي تنبعث منها تملأ الفراغ، وتتحد لتشكل شيئًا يُعرف باسم "خلفية موجة الجاذبية"؛ وهي إشارة عشوائية لموجة الجاذبية. وبذلك، يحاول العلماء العثور على إشارة موجة ثقالية من خلفية موجة الجاذبية، وذلك باستخدام شبكة معقدة من التلسكوبات الراديوية تسمى "مجموعة أو مصفوفة توقيت النجوم النابضة"، ولكن قد يستغرق الأمر سنوات قبل أن يكون هناك الاكتشاف مؤكد.
وفي صدد هذا الاكتشاف، قام مؤخرًا فريق من الباحثين بقيادة باحثة الدراسات العليا بيلي سايكس من جامعة موناش، مع العديد من علماء أوزجراف (OzGrav)، بما في ذلك الباحثة المساعدة الدكتورة هانا ميدلتون، بعمل تنبؤ جديد لقوة إشارة موجة الجاذبية هذه، واعتمدوا في تقديراتهم على بيانات من محاكاة MassiveBlack-II.
وعلى ذلك، أجرى الفريق افتراضين: الأول تندمج فيه الثقوب السوداء الهائلة على الفور بمجرد اصطدام المجرات مع بعضها، والثاني يستغرق الثقبان الأسودان بعض الوقت للانجذاب في اتجاه بعضهما البعض، وكان الافتراض الثاني هو الأهم؛ لأن ناتج موجة الجاذبية للثنائي يمكن أن يتغير خلال الوقت المستغرق بسبب تفاعلات النجوم والغازات بالقرب من الثنائي الهائل.
وتوصّل العلماء أن إشارة الموجة الثقالية المحاكاة كانت أصغر من الإشارة التي يمكن اكتشافها حاليًا بواسطة مصفوفات توقيت النجم النابض، ومع ذلك، توقعوا أنه مع زيادة حساسية تقنية التلسكوب بمرور الوقت، فمن الممكن أن يكون الاكتشاف المؤكد قريبًا.
قاد هذا الاكتشاف العلماء إلى رؤى قيّمة فيما يخصّ تنبؤات الإشارات الحالية، ووفّر نقطة مرجعية مهمة لمجموعة توقيت النجم النابض في المستقبل، ولفهم الظواهر الفيزيائية الفلكية الأخرى بشكل أكبر، بما في ذلك تفاعلات النجوم والغازات التي تؤثر على دمج الثقوب السوداء الهائلة.
المصدر: هنا.
https://www.arageek.com/news/astrophysicists-predict-gravitational-wave-strength-from-merging-supermassive-black-holes
يعرّف العلماء موجات الجاذبية بأنها تموّجات في انحناء الزمكان، تنشأ بسبب الكتل المتسارعة التي تنتشر كموجات بسرعة الضوء، وعلى الرغم من عدم الحاجة إلى وجود كتل وأجسام عملاقة لإنشاء هذه الموجات، فإن أدوات العلماء قادرة على اكتشاف تلك الناتجة عن التسارع الشديد فقط، مثل المدار الثنائي للثقوب السوداء.
وكما يقول العلم، هناك ثقب أسود كبير في وسط معظم المجرات تقريبًا، مثل الثقب الأسود في منطقة الرامي A/ بالإنجليزية (Sagittarius A) والواقع في مركز مجرتنا، درب التبانة. تلك الثقوب السوداء ثقيلة جدًا؛ يمكن أن تتراوح كتلتها من مليون إلى أكثر من مليار مرة من كتلة الشمس، ولذا تُعرف بالثقوب السوداء فائقة الكتلة.
يقول العلماء: عندما تتحرك المجرات عبر الكون الواسع، فإنها تندمج من حين لآخر، وعندما يحدث الاندماج، فإن الثقوب السوداء الهائلة التي تحويها كل مجرة، تميل إلى زيارة بعضها البعض، وتشكيل أنظمة ثنائية. ونظرًا لأن كل ثقبين أسودين يدوران حول بعضهما البعض، فإنهما يشوهان نسيج المكان والزمان من حولهما (أي يشوهان حالته الطبيعية)، وينتج عنهما موجات جاذبية تموج إلى الكون. تكمل موجات الجاذبية الناتجة هذه ذبذبة كاملة واحدة كل عام تقريبًا أثناء انتقالها عبر الفضاء، وتصنف على أنها موجات جاذبية منخفضة التردد.
صحيحٌ أنها منخفضة التردد، ولكن الكون مملوء بهذه الأنظمة الثنائية فائقة الكتلة للثقب الأسود، وموجات الجاذبية التي تنبعث منها تملأ الفراغ، وتتحد لتشكل شيئًا يُعرف باسم "خلفية موجة الجاذبية"؛ وهي إشارة عشوائية لموجة الجاذبية. وبذلك، يحاول العلماء العثور على إشارة موجة ثقالية من خلفية موجة الجاذبية، وذلك باستخدام شبكة معقدة من التلسكوبات الراديوية تسمى "مجموعة أو مصفوفة توقيت النجوم النابضة"، ولكن قد يستغرق الأمر سنوات قبل أن يكون هناك الاكتشاف مؤكد.
وفي صدد هذا الاكتشاف، قام مؤخرًا فريق من الباحثين بقيادة باحثة الدراسات العليا بيلي سايكس من جامعة موناش، مع العديد من علماء أوزجراف (OzGrav)، بما في ذلك الباحثة المساعدة الدكتورة هانا ميدلتون، بعمل تنبؤ جديد لقوة إشارة موجة الجاذبية هذه، واعتمدوا في تقديراتهم على بيانات من محاكاة MassiveBlack-II.
وعلى ذلك، أجرى الفريق افتراضين: الأول تندمج فيه الثقوب السوداء الهائلة على الفور بمجرد اصطدام المجرات مع بعضها، والثاني يستغرق الثقبان الأسودان بعض الوقت للانجذاب في اتجاه بعضهما البعض، وكان الافتراض الثاني هو الأهم؛ لأن ناتج موجة الجاذبية للثنائي يمكن أن يتغير خلال الوقت المستغرق بسبب تفاعلات النجوم والغازات بالقرب من الثنائي الهائل.
وتوصّل العلماء أن إشارة الموجة الثقالية المحاكاة كانت أصغر من الإشارة التي يمكن اكتشافها حاليًا بواسطة مصفوفات توقيت النجم النابض، ومع ذلك، توقعوا أنه مع زيادة حساسية تقنية التلسكوب بمرور الوقت، فمن الممكن أن يكون الاكتشاف المؤكد قريبًا.
قاد هذا الاكتشاف العلماء إلى رؤى قيّمة فيما يخصّ تنبؤات الإشارات الحالية، ووفّر نقطة مرجعية مهمة لمجموعة توقيت النجم النابض في المستقبل، ولفهم الظواهر الفيزيائية الفلكية الأخرى بشكل أكبر، بما في ذلك تفاعلات النجوم والغازات التي تؤثر على دمج الثقوب السوداء الهائلة.
المصدر: هنا.
https://www.arageek.com/news/astrophysicists-predict-gravitational-wave-strength-from-merging-supermassive-black-holes