موجات الجاذبية يمكن أن تكشف كيفية ولادة الثقوب السوداء

4 يوليو , 2016

شاركها

مصدر المقال

المصدر

الرابط المختصر لهذا المقال

http://nok6a.net/?p=21634

من الممكن أن يتم استخدام موجات الجاذبية لاكتشاف متى وكيف ولدت بعض أكبر الثقوب السوداء في الكون، حيث قام العلماء في معهد جامعة دورهام لحاسوبية علم الكونيات بإجراء محاكاة للتنبؤ بالمعدل الذي قد يتم فيه الكشف عن موجات الجاذبية الناجمة عن التصادمات بين الثقوب السوداء العملاقة.

من خلال هذا، فإن حجم وتواتر موجات الجاذبية يمكن أن يكشفا عن الكتلة الأولية للـ”بذور” التي نمت عنها الثقوب السوداء التي تبلغ الآن من العمر 13 مليار عام، ويمكن أيضاً أن تقدم المزيد من الأدلة حول السبب الذي أدى لتشكل الثقوب السوداء والمكان الذي تشكلت فيه.

تجمع الدراسات بين المحاكيات من مشروع (Eagle)، الذي يهدف إلى خلق محاكاة واقعية للكون المعروف، ونموذج لحساب إشارات موجة الجاذبية.

في شباط/ فبراير، أعلنت ليغو وفيرغو التعاونيتان عن اكتشاف موجات الجاذبية لأول مرة باستخدام الأدوات الموجودة على الأرض، وفي حزيران/ يونيو ذكرتا أنهما كشفتا عنها للمرة الثانية.

تشير المحاكاة المنفصلة بأن ليغو ستبدأ بتسجيل موجات الجاذبية بشكل أكبر، مع تطور النظام ليصبح أكثر حساسية، ويتم استخدامه لفترات أطول من الوقت، حيث سيتم ترقية مرصد ليغو خلال السنوات القادمة، ومن المتوقع أن يصل إلى الحساسية التي تم تصميمه ليصل إليها في النهاية بحلول عام 2020.

بحلول العام 2034، ينبغي أن يكون هناك اكتشافين لموجات جاذبية ناجمة عن تصادمات بين الثقوب السوداء الهائلة سنوياً وذلك باستخدام أدوات فضائية مثل كاشف (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) أو (ELISA).

ومع وجود كاشف (ELISA) في الفضاء – الذي يجب أن يكون أكبر بـ250,000 مرة على الأقل من أجهزة الكشف التي توجد على الأرض – يجب أن يكون بالإمكان الكشف عن أخفض ترددات موجات الجاذبية الناجمة عن التصادمات بين الثقوب السوداء الهائلة التي تساوي كتلتها مليون مرة من كتلة شمسنا.

تشير النظريات الحالية بأن بذور الثقوب السوداء كانت نتيجة لنمو وانهيار الجيل الأول من النجوم في الكون، أي اصطدام حدث بين النجوم في مجموعات نجمية كثيفة، أو الانهيار المباشر لنجوم ضخمة للغاية في مرحلة مبكرة من الكون.

على اعتبار أن كل من هذه النظريات تتوقع كتلة أولية مختلفة لبذور الثقوب السوداء الهائلة، فإن التصادم سينتج إشارات موجات جاذبية مختلفة أيضاً.

هذا يعني أن الاكتشافات المحتملة التي سيقدمها (ELISA)، يمكن أن تساعد في تحديد الآلية التي ساعدت على خلق الثقوب السوداء الهائلة، والوقت الذي تشكلت فيه خلال تاريخ الكون.

تبعاً لمعد الدراسة (خايمي سالسيدو)، وهو طالب دكتوراه في معهد جامعة دورهام لحاسوبية علم الكونيات، فإن الحصول على فهم أفضل حول موجات الجاذبية يعني أنه سيكون بإمكاننا دراسة الكون بطريقة مختلفة تماماً، تلك الموجات التي تتولد نتيجة اصطدام هائل بين الأجسام مع كتلة أكبر بكثير من كتلة شمسنا.

يضيف (سالسيدو)، أنه من خلال الجمع بين الكشف عن موجات الجاذبية والمحاكاة، سيكون بإمكاننا أن نعلم في النهاية الوقت والكيفية التي تشكلت فيها البذور الأولى للثقوب السوداء الهائلة.

يضيف المؤلف المشارك للدراسة البروفيسور (ريتشارد باور)، من معهد جامعة دورهام لحاسوبية علم الكونيات، بأن الثقوب السوداء هي شيء أساسي لتشكيل المجرات، ويعتقد بأنها تتموضع في مركز معظم المجرات، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة.

إن اكتشاف الكيفية التي جاءت فيها الثقوب السوداء إلى مكانها الحالي يعتبر أحد المشاكل التي لم تحل في علم الكونيات والفلك بعد، وقد أظهرت الأبحاث كيف يمكن للكشافات الفضائية أن توفر رؤى جديدة لطبيعة الثقوب السوداء الهائلة.

ووفقاً لـ(ألبرت أينشتاين)، الذي توقع وجود موجات الجاذبية لأول مرة في عام 1916 بعد وضعه لنظريته النسبية العامة، فإن موجات الجاذبية هي تموجات في انحناء الزمكان تنطلق من المصدر الذي خلقها.

يحسب (أينشتاين) فإن الزمكان – وهو نموذج رياضي يجمع بين المكان والزمان – من شأنه أن يخلق تموجات تتحرك عبر الكون بسرعة الضوء، وهذه الموجات هي موجات مركزية ناجمة عن أحداث عنيفة في الكون تضغط وتشد نسيج الزمكان، ولكن معظمها ضعيف بحيث لا يمكن الكشف عنه.

في حزيران/ يونيو تم الإعلان عن أن ليزا باثفايندر، وهو باكورة (eLisa)، أظهر بنجاح التكنولوجيا التي تفتح الباب أمام تطوير مرصد للمساحة الكبيرة قادر على اكتشاف موجات الجاذبية في الفضاء.