امواج گرانشی رفتاری غیرمنتظره از سیاه‌چاله ها را آشکار کردند

کشف امواج گرانشی در سال گذشته ممکن است احساسی مانند پایان یک عصر مطالعاتی را القا کند. کشفی که پایانی بود بر یک جستجوی صد ساله برای تایید پیش‌بینی آلبرت انیشتین. در آن سوی ماجرا، رشته‌ای جدید در دنیای ستاره‌شناسی متولد شد که در نهایت افرادی بسیاری را غرق در جذابیت های خود می‌کند.

شما شاید بتوانید حدس بزنید که نتایج اولیه بدست آمده چه شکلی بودند. بله! کاملا مرموز.

یک تیم از محققان داده های حاصل از ردیابی سه موج گرانشی (gravitational wave) را بررسی کردند. (این ردیابی ها احتمالی بودند نه قطعی). رصد خانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO)  برای بررسی چنین داده هایی از آن زمان تا کنون ساخته شد. دانشمندان تا کنون به نتایجی قطعی نرسیده‌اند اما چندین گزینه در خصوص نحوه شکل‌گیری سیاه‌چاله ها در دست بررسی است. صرف نظر از اینکه ادامه این مطالعه با گزینه های مطرح شده مرتبط باشد یا نه، نتیجه بدست آمده اثبات می‌کند که سیاه چاله های دور یعنی همان‌هایی که رصدخانه LIGO تولید امواج گرانشی را در آنها تشخیص داده است، با سیاه‌چاله هایی که ما می‌شناسیم متفاوت هستند.

• بیشتر بخوانید: نظریه ی انیشتین ثابت شد: امواج گرانشی وجود دارند!

Will Farr، پژوهشگر امواج گرانشی از دانشگاه بیرمینگهام انگلیس، در این‌باره می‌گوید: ” مهم نیست چه در حال رخ دادن است. این سیاه‌چاله ها با نمونه هایی که در کهکشان ما وجود دارند متفاوت هستند. و این موضوعی عجیب و هیجان‌انگیز خواهد بود.”

تحقیق جدید منتشر شده در مجله Nature روایتگر داستانی است که در آن دانشمندان از ردیابی سومین موج گرانشی خبر ‌می‌دهند.

جفت سیاه‌چاله ها مانند توپ بسکتبال درحال چرخش هستند، و این چرخش نحوه شکل‌گیری آن‌ها را مشخص می‌کند. اگر چرخش جفت سیاه‌چاله ها با گردش آنها به دور یکدیگر هم‌جهت باشد، می‌توان گفت که آنها شاید با یکدیگر و پس از متلاشی شدن یک جفت ستاره شکل گرفته‌ باشند. اما اگر چرخش یک جفت سیاه‌چاله در خلاف جهت گردششان به دور یکدیگر باشد، می‌توان گفت که یکی از سیاه‌چاله ها پس از شکل‌گیری بدلیل جاذبه خود توانسته است سیاه‌چاله ای دیگر را در مدار خود به دام بیاندازد. حتی فرضیه‌ای می‌گوید که ممکن است آنها در یک لابرتورا نامعلوم سیاه‌چاله‌ای در مرکز کهکشان شکل گرفته‌ باشند. دانشمندان به طور قطع تا کنون چنین چیزی را در کهکشان راه شیری مشاهده نکرده‌اند.

در یادداشتی که در مجله  Nature به قلمSteinn Sigurosson  ، عضوی از بخش نجوم و اخترفیزیک دانشگاه پنسیلوانیا، به چاپ رسیده است آورده شده که حتی این شانس برای جفت سیاه‌چاله ها وجود دارد که آنها در طی بیگ بنگ شکل گرفته باشند؛ در این صورت آنها می‌بایست در خلاف جهت یکدیگر چرخش داشته باشند و نیز این چرخش را با سرعتی کمتر از چرخش سیاه‌چاله های کهکشان راه شیری انجام دهند.

درک نحوه شکل‌گیری جفت سیاه‌چاله ها به یک پارامتر عددی که تحت عنوان “چرخش موثر” از آن یاد می‌کنیم، وابسته است. این پارامتر، عددی است بین یک و منفی یک. چرخش های هم‌جهت همواره مقداری بزرگتر، مساوی صفر به خود می‌گیرند.  تاکنون محققان مدل های زیادی طراحی کردند و سعی دارند تا آنها را با مقادیری از چرخش موثر که از امواج گرانشی ثبت شده بدست آورده اند، منطبق کنند.

بر اساس مدل طراحی شده، اگر سرعت چرخش جفت سیاهچاله ای همانند چرخش های سیاهچاله های کهکشان ما باشد، باید چرخش آنها به دور خود بر خلاف جهت گردش آنها به دور یکدیگر باشد. Imre Bartos از محقق دانشگاه کلمبیا که در این تحقیق دخیل نبود می‌گوید: “احتمالا این کهکشان ها در گروه هایی در مرکز کهکشان شکل می‌گیرند.” اما گفته های آقای Farr از ابهامی در این زمینه حکایت می‌کند. او می‌گوید: “اگر این سیاهچاله ها کندتر از سیاهچاله های کهکشان راه شیری چرخش داشته باشند، باید چرخش و گردشی در خلاف جهت هم داشته باشند.”

Imre Bartos  در مورد این مطالعه بسیار هیجان‌زده است. او می‌گوید:‌” این یک نقطه عطف مهم است و برای مطالعه مراکز کهکشان ها در روند ادغام سیاه‌چاله ها انگیزه بیشتری می‌دهد.” او معتقد است این تحقیق چیزی حدود ۲ درصد خطا دارد که از حد استاندارد بالاتر است. اما بسته به مدل، به بیش از ۱۰ موج گرانشی دیگر برای یافتن پاسخ نیاز است.

یافته های بیشتر ممکن است داستان را از این هم پیچیده‌تر کنند. بنا بر آنچه در مجله Nature نوشته شده، ممکن است سیستمی با سه سیاه‌چاله ثبت شود و همچنین بررسی این موضوع که آیا انفجار ابرنواختر ها، در روند شکل‌گیری سیاه‌چاله ها، می‌تواند عاملی باشد بر چرخش در خلاف جهت گردش جفت سیاه‌چاله ها یا خیر؟ اینها نمونه‌هایی هستند برای اینکه بگوییم ما در آغاز یک عصر هیجان‌انگیز در مطالعه امواج گرانشی هستیم. ما باید کماکان در مورد آن‌چیزی که در چند سال آینده انتظار این مطالعات را می‌کشد، هیجان‌زده باشیم.

.

منبع : Gizmodo