كشف برخورد هولناك 2 سیاهچاله
دكتر محسن شادمهری دانشیار گروه فیزیك دانشگاه گلستان
دیرزمانی است كه اخترشناسان با معمایی عجیب دست و پنجه نرم میكنند. در حالی كه سیاهچالههایی با چندین برابر جرم خورشید كشف شدند و به نظر میرسد در مراكز كهكشانی، سیاهچالههایی اَبَرپُرجرم با میلیونها یا حتی میلیاردها برابر جرم خورشید جا خوش كردهاند، هیچ سیاهچالهای با جرمی بین این دو بازه كشف نشده است. در مورد سیاهچالههای ستارهای دستكم میدانیم از انفجار و بعد رُمبش گرانشی ستارههای پر جرم به وجود میآیند. اما پیدایش سیاهچالههای ابر پرجرم، مسألهای است با ناشناختههای بسیار. در چنین شرایطی، اینكه هیچ سیاهچالهای با جرم متوسط كشف نشده بود، بسیاری از باورهای علمی درباره این اجرام حیرتانگیز كیهانی را به چالش كشیده بود.
اما پنجشنبه 13 شهریور 99، محققان پروژههای لایگو و ویرگو كشف جالبتوجهی را اعلام كردند. آنها موفق شدند امواج گرانشی ناشی از برخورد دو سیاهچاله را ثبت كنند كه جرمشان 66 و 85 برابر جرم خورشید است و به دنبال برخودشان، سیاهچالهای با جرم 142 برابر جرم خورشید به وجود آمد. یعنی برای نخستین بار وجودِ سیاهچالهای با جرم متوسط در عالم تأیید شد!
بیش از یكصد سال پیش، نظریه نسبیت اینشتین پیشبینی كرد چنانچه در هندسه فضا و زمان اختلال ناگهانی و شدیدی به وجود آید، نوع خاصی از امواج منتشر میشوند كه امواج گرانشی نام دارند. اما حتی اینشتین هم فكر نمیكرد زمانی بشر بتواند این نوع امواج گرانشی را ثبت كند. حال آنکه آشكارسازی مستقیم آنها چند سال پیش به مدد آشكارسازهای امواج گرانشی، یعنی پروژههای لایگو و ویرگو میسر شد. تحول بزرگی كه پنجره نوینی را برای مطالعه كیهان پیش میكشید و البته جایزه نوبل فیزیك هم برای دستاندركاران آن به ارمغان آورد.
البته شدت این امواج گرانشی بسیار كم است و فقط تحت شرایطی خاص، میتواند آنقدر باشد كه لایگو یا ویرگو بتواند آن را ثبت كند. این شرایط خاص، بهویژه هنگام برخورد و ادغام اجرام بسیار فشرده، نظیر ستارههای نوترونی یا سیاهچالهها میسر میشود. هرچند به نظر میرسد که این برخوردهای هولناك كیهانی، خیلی بیشتر از آن كه تصور میرفت، رخ میدهند. آنچنان كه كشف برخورد دو سیاهچاله با جرم متوسط با كشف امواج گرانشی آنها میسر شد.
جالب است بدانید فاصله این دو سیاهچاله از ما حدود هفت میلیارد سال نوری برآورد میشود. یعنی تجسم كنید دو سیاهچاله عظیم، در هفت میلیارد سال پیش برخورد كردند و ادغام شدند و اكنون نوع بشر شاهد پژواك كیهانی آنها به صورت امواج گرانشی است. البته امواج گرانشی این رویداد كیهانی، سهشنبه 31 اردیبهشت 98 دریافت شده بود. اما كار تجزیه و تحلیل دادههای دریافتی، بسیار زمانبر است و به محاسبه نیاز دارد. بازه زمانی دریافت امواج این برخورد، در مقایسه با برخوردهای قبلی، كوتاهتر بود؛ ولی بررسی دادههای دریافتی نشان داد این عظیمترین برخورد از زمان كشف نخستین برخورد كیهانی بوده است.
به این ترتیب به نظر میرسد سیاهچالههای با جرم متوسط نیز در عالم وجود دارند. بهعلاوه، سناریوی احتمالی پیدایش آنها هم برخورد و ادغام سیاهچالههای كمجرمتر است. چنانچه این توجیه را بپذیریم، سیاهچالههای ابر پرجرم كه جرمشان ممكن است به چند میلیارد برابر جرم خورشید برسد، چگونه به وجود آمدند؟ به نظر میرسد دوره نوینی از مطالعات كیهانی در این عرصه آغاز شده است.