العلماء أخيرًا "يسمعون" همهمة الجاذبية في الخلفية

[ad_1]

اكتشف العلماء للمرة الأولى دليلاً على وجود شكل طويل الأمد من موجات الجاذبية التي تخلق “همهمة خلفية” تهدر في جميع أنحاء الكون، مع مراقبة التموجات الخافتة الناجمة عن حركة الثقوب السوداء التي تمتد بلطف وتضغط على كل شيء في الكون. .

وأفادوا يوم الأربعاء أنهم تمكنوا من “سماع” ما يسمى بموجات الجاذبية منخفضة التردد – وهي التغيرات في نسيج الكون التي تنشأ عن الأجسام الضخمة التي تتحرك وتتصادم في الفضاء.

وقالت مورا ماكلولين، المديرة المشاركة لـ NANOGrav، وهو التعاون البحثي الذي نشر النتائج في The Astrophysical Journal Letters: “إنها المرة الأولى التي نمتلك فيها دليلاً على هذه الحركة واسعة النطاق لكل شيء في الكون”.

تنبأ أينشتاين أنه عندما تتحرك الأجسام الثقيلة عبر الزمكان – نسيج الكون – فإنها تخلق تموجات تنتشر عبر هذا النسيج. ويشبه العلماء أحيانًا هذه التموجات بالموسيقى الخلفية للكون.

في عام 2015، استخدم العلماء تجربة تسمى LIGO للكشف عن موجات الجاذبية لأول مرة وأظهروا أن أينشتاين كان على حق. لكن حتى الآن، لم تكن هذه الأساليب قادرة إلا على التقاط الموجات ذات الترددات العالية، كما أوضحت كيارا مينغاريلي، عضوة NANOGrav، وعالمة الفيزياء الفلكية في جامعة ييل.

وقال مينغاريلي إن تلك “التغريدات” السريعة تأتي من لحظات محددة عندما تصطدم الثقوب السوداء الصغيرة نسبيا والنجوم الميتة ببعضها البعض.

وفي أحدث الأبحاث، كان العلماء يبحثون عن موجات ذات ترددات أقل بكثير. يمكن أن تستغرق هذه التموجات البطيئة سنوات أو حتى عقودًا لتدور صعودًا وهبوطًا، وربما تأتي من بعض أكبر الأجسام في كوننا: الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها مليارات المرات كتلة شمسنا.

المجرات في جميع أنحاء الكون تتصادم وتندمج معًا باستمرار. وبينما يحدث هذا، يعتقد العلماء أن الثقوب السوداء الهائلة في مراكز هذه المجرات تتجمع أيضًا وتتراقص قبل أن تنهار في النهاية مع بعضها البعض، كما أوضح سزابولكس ماركا، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كولومبيا والذي لم يشارك في البحث.

ترسل الثقوب السوداء موجات الجاذبية أثناء دورانها في هذه الأزواج، المعروفة باسم الثنائيات.

وقال ماركا: “الثقوب السوداء الثنائية الهائلة، التي تدور ببطء وهدوء حول بعضها البعض، هي نغمة وصوت الأوبرا الكونية”.

لا توجد أدوات على الأرض يمكنها التقاط التموجات الصادرة عن هؤلاء العمالقة. وقال مايكل لام الباحث في NANOGrav من معهد SETI: “لذلك كان علينا بناء كاشف بحجم المجرة تقريبًا”.

وتضمنت النتائج التي صدرت هذا الأسبوع بيانات 15 عامًا من NANOGrav، التي تستخدم التلسكوبات في جميع أنحاء أمريكا الشمالية للبحث عن الموجات. كما نشرت فرق أخرى من صيادي موجات الجاذبية حول العالم دراسات، بما في ذلك في أوروبا والهند والصين وأستراليا.

ووجه العلماء التلسكوبات نحو النجوم الميتة التي تسمى النجوم النابضة، والتي ترسل ومضات من موجات الراديو أثناء دورانها في الفضاء مثل المنارات.

وقالت سارة فيجلاند، عضو NANOGrav، وعالمة الفيزياء الفلكية في جامعة ويسكونسن ميلووكي، إن هذه الانفجارات منتظمة للغاية لدرجة أن العلماء يعرفون بالضبط متى من المفترض أن تصل موجات الراديو إلى كوكبنا – “مثل ساعة منتظمة تمامًا تدق بعيدًا في الفضاء”. . ولكن عندما تشوه موجات الجاذبية نسيج الزمكان، فإنها في الواقع تغير المسافة بين الأرض وهذه النجوم النابضة، مما يؤدي إلى إيقاع ثابت.

من خلال تحليل التغيرات الطفيفة في معدل النبضات عبر النجوم النابضة المختلفة – مع ظهور بعض النبضات في وقت مبكر قليلاً والبعض الآخر في وقت متأخر – تمكن العلماء من معرفة أن موجات الجاذبية كانت تمر عبرها.

قام فريق NANOGrav برصد 68 نجمًا نابضًا عبر السماء باستخدام تلسكوب Green Bank في فرجينيا الغربية، وتلسكوب Arecibo في بورتوريكو، والمصفوفة الكبيرة جدًا في نيو مكسيكو. ووجدت فرق أخرى أدلة مماثلة من عشرات النجوم النابضة الأخرى، التي تم رصدها بالتلسكوبات في جميع أنحاء العالم.

وقال مارك كاميونكوفسكي، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة جونز هوبكنز والذي لم يشارك في البحث، إن هذه الطريقة حتى الآن لم تكن قادرة على تتبع المكان الذي تأتي منه هذه الموجات ذات التردد المنخفض بالضبط.

وبدلاً من ذلك، فهو يكشف عن الطنين المستمر الذي يحيط بنا في كل مكان – كما هو الحال عندما تقف في منتصف حفلة، “سوف تسمع كل هؤلاء الأشخاص يتحدثون، لكنك لن تسمع أي شيء على وجه الخصوص،” كما قال كاميونكوفسكي. .

وقال مينغاريلي إن الضجيج الذي وجدوه في الخلفية كان “أعلى” مما توقعه بعض العلماء. قد يعني هذا أن هناك اندماجات للثقوب السوداء أكبر أو أكبر مما كنا نعتقد في الفضاء، أو قد يشير إلى مصادر أخرى لموجات الجاذبية التي يمكن أن تتحدى فهمنا للكون.

ويأمل الباحثون أن يساعدنا الاستمرار في دراسة هذا النوع من موجات الجاذبية في معرفة المزيد عن أكبر الأجسام في عالمنا. وقال ماركا إنه يمكن أن يفتح أبوابا جديدة أمام “علم الآثار الكونية” الذي يمكنه تتبع تاريخ الثقوب السوداء والمجرات التي تندمج في كل مكان حولنا.

وقال فيجلاند: “لقد بدأنا في فتح هذه النافذة الجديدة على الكون”.