تمكن علماء الفلك من تحديد ضوضاء الخلفية المنبعثة من زوبعة الثقوب السوداء العملاقة بفضل تقنية غير مسبوقة للكشف عن موجات الجاذبية ، والتي تفتح “نافذة جديدة على الكون” بعد ربع قرن من تتبع هذه الظاهرة الكونية الغريبة.
هذه النتائج ، التي تم الكشف عنها يوم الخميس ، هي نتيجة تعاون مكثف لأكبر تلسكوبات راديو في العالم. تمكنوا من التقاط هذا الاهتزاز للكون “بدقة في اتجاه عقارب الساعة” ، مما أثار حماسة مؤلفي العمل المنشور في وقت واحد في العديد من المجلات العلمية.
توقع أينشتاين في عام 1916 واكتشافه بعد مائة عام ، أن موجات الجاذبية هي تشوهات صغيرة في الزمكان ، على غرار تموجات الماء على سطح البركة. تتولد هذه التذبذبات ، التي تنتشر بسرعة الضوء ، تحت تأثير الأحداث الكونية العنيفة مثل اصطدام ثقبين أسودين.
موجات الجاذبية Ligo
قد تكون مرتبطة بظواهر هائلة ، لكن إشاراتها ضعيفة جدًا. في عام 2015 ، أحدث كواشف الموجات الثقالية Ligo (الولايات المتحدة الأمريكية) و Virgo (أوروبا) ثورة في الفيزياء الفلكية من خلال اكتشاف الومضات القصيرة جدًا أقل من ثانية من الاصطدامات بين الثقوب السوداء النجمية ، التي تبلغ كتلتها عشرة أضعاف كتلة الشمس.
هذه المرة ، تشير الإشارة التي تمتد لفترة أطول إلى ظاهرة واسعة النطاق ، تم التقاطها بواسطة شبكة من التلسكوبات الراديوية (من أوروبا وأمريكا الشمالية والهند وأستراليا والصين) التابعة لاتحاد مصفوفة توقيت النجوم النابضة (IPTA).
نحن نتحدث هنا عن موجات الجاذبية المتولدة عن الثقوب السوداء “من عدة ملايين إلى عدة مليارات من الكتلة الشمسية” ، كما يقول جيل ثورو ، عالم الفلك في مرصد باريس PSL ، الذي نسق العمل على الجانب الفرنسي.
لاكتشاف هذه الموجات ، استخدم العلماء أداة جديدة ، النجوم النابضة لمجرة درب التبانة. تتميز هذه النجوم بامتلاك كتلة من شمس إلى شمسين ، مضغوطة في كرة قطرها حوالي عشرة كيلومترات.
مدمجة للغاية ، هذه النجوم تدور على نفسها بسرعة عالية تصل إلى 700 دورة في الثانية ، كما حدد باحث CNRS. يولد الدوران المجنون إشعاعًا مغناطيسيًا في القطبين ، مثل أشعة المنارة ، ويمكن اكتشافه بفضل موجات الراديو المنبعثة من الترددات المنخفضة.
أصوات التنبيه
في كل منعطف ، ترسل النجوم النابضة “أصوات تنبيه” فائقة الانتظام ، مما يجعلها “ساعات طبيعية رائعة” ، كما يوضح لوكاس غيليموت من مختبر الفيزياء والكيمياء للبيئة والفضاء (LPC2e) في أورلينز.
اصطف العلماء عناقيد من النجوم النابضة لإنشاء “شبكة سماوية” في متعرجة الزمكان.
كانوا قادرين على قياس اضطراب طفيف في دقاتهم ، مع “تغييرات أقل من جزء من المليون من الثانية على مدى أكثر من 20 عامًا” ، وفقًا لأنطوان بيتيتو ، من لجنة الطاقة الذرية (CEA).
كانت هذه التأخيرات مترابطة ، وهي علامة على “اضطراب شائع لجميع النجوم النابضة” ، وفقًا لجيل ثورو: التوقيع المميز لموجات الجاذبية. قالت مورا ماكلولين من شبكة البحث التعاوني بولسار الأمريكية خلال مؤتمر صحفي: “لقد كانت لحظة سحرية”.
ما هو مصدر هذه الموجات؟ تشير الفرضية المفضلة إلى وجود أزواج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، كل منها أكبر من نظامنا الشمسي ، “جاهزة للتصادم” ، على حد تعبير جيل ثورو.
يصف أنطوان بيتيتو عملاقين “يدوران حول بعضهما البعض قبل الاندماج” ، وهي رقصة تسبب موجات جاذبية من “فترة من عدة أشهر إلى عدة سنوات”.
مطعم صاخب
ضجيج ثابت في الخلفية يشبهه مايكل كيث من الشبكة الأوروبية EPTA (صفيف توقيت النبض الأوروبي) بأنه “مطعم صاخب به الكثير من الناس يتحدثون من حولك”.
لا تجعل القياسات من الممكن حتى الآن تحديد ما إذا كانت هذه الضوضاء تشير إلى وجود بضعة أزواج من الثقوب السوداء ، أو وجود مجموعة سكانية بأكملها. تشير فرضية أخرى إلى وجود مصدر في العصور المبكرة جدًا للكون ، عندما شهد ما يسمى بفترة التضخم.
تقول جيل ثورو: “نحن نفتح نافذة جديدة على الكون”. “نحن نضيف مجموعة جديدة من ناقلات المعلومات” ، مكملة لبحوث Ligo و Virgo ، التي تعمل بأطوال موجية مختلفة ، وتكثر في أنطوان بيتيتو. على وجه الخصوص ، يمكن أن يفسر هذا لغز تكوين الثقوب السوداء الهائلة.
ومع ذلك ، يجب أن تكون الدراسات متعمقة للمطالبة باكتشاف قوي تمامًا ، ونأمل في غضون عام. المعيار المطلق هو أن “هناك فرصة أقل من واحد في المليون لحدوث ذلك عن طريق الصدفة” ، كما أكد مرصد باريس ، والمركز الي للبحث العلمي ، و CEA وجامعة أورليانز وباريس سيتي في اتصال.
