امواج گرانشی رکورد شکن وجود سیاهچاله های سایز متوسط را اثبات کردند

  • توسط احمدرضا عربانی مستقیم
  • شهریور 17, 1399

بزرگترین دورترین. پرانرژی ترین. یک کشف جدید از امواج گرانشی از دو سیاهچاله که در حال برخورد هستند ، چندین ابر خویشاوند را جمع کرده است.

بعلاوه ، این اولین مشاهده قطعی سیاهچاله جرم میانی است ، توده ای با جرمی بین 100 تا 100000 برابر جرم خورشید. این سیاهچاله متوسط زمانی شکل گرفتند که دو سیاهچاله مولد با هم ادغام شدند و یک حفره بزرگتر با حدود 142 توده خورشیدی(واحد استاندارد جرمی در نجوم) تشکیل دادند. این میزان به طور قابل توجهی بیشتر از سیاهچاله هایی است که قبلاً از طریق امواج گرانشی شناسایی شده است ، موج هایی که باعث فشردگی زمان فضا در اثر وقایع شدید می شوند.

امانوئل برتی ، فیزیکدان دانشگاه جان هاپکینز که درگیر این تحقیق نبوده است ، می گوید: “این پسر بزرگی است که برای مدت طولانی منتظر او بوده ایم.” یکی از دو مولد این غول به قدری عظیم بود که دانشمندان در مورد چگونگی توضیح وجود آن فکر می کنند.

امواج گرانشی که در 21 مه 2019 کشف شده اند ، از منبعی در حدود 17 میلیارد سال نوری از زمین سرچشمه گرفته اند و این دورترین تشخیص تایید شده تاکنون است. به دلیل انبساط جهان ، این فاصله مربوط به زمان سفر حدود 7 میلیارد سال است ، به این معنی که امواج گرانشی زمانی که جهان تقریباً نیمی از سن فعلی بود ساطع می شود. کاران جانی از دانشگاه وندربیلت در نشویل ، عضو همکاری علمی LIGO ، می گوید: “امیدوارم که این سیاهچاله مستحق ورود خود به کتاب رکوردها باشد.”

این رویداد رکورددار قبلی را از سلطنت دور می کند ، برخوردی که حدود 9 میلیارد سال نوری با ما فاصله داشت و باعث تابش انرژی حدود پنج توده خورشیدی شد و سیاهچاله ای متشکل از 80 توده خورشیدی ایجاد کرد.

محققان با استفاده از LIGO یا رصدخانه موج گرانشی پیشرفته لیزر در ایالات متحده و Advanced Virgo در ایتالیا کشف جدید را در 2 سپتامبر در دو مقاله در Physical Review Letters و Astrophysical Journal Letters گزارش کردند.

در حالی که دانشمندان از سیاهچاله ها با ده ها توده خورشیدی و مواردی دیگر با میلیون ها یا میلیاردها جرم خورشید اطلاع دارند ، اما اما نمونه های میان جرمی همچنان دست نیافتنی باقی مانده اند. مشاهدات ادعایی قبلی سیاهچاله های توده میانی اکنون زیر سوال رفته است.

کول میلر از دانشگاه مریلند در کالج پارک ، که برای این رویداد جدید درگیر نشده است ، “هیچ شکی وجود ندارد”. “این نشان می دهد که اکنون حداقل یک سیاهچاله جرم متوسط در جهان وجود دارد.”

دو سیاهچاله مولد خود با جرمی حدود 85 و 66 برابر جرم خورشید سنگین تر از هر برخوردی بودند که تا کنون دیده شده بود. که دانشمندان را در باره چگونگی وقوع آن متحیر و متعجب کرده است.

مقایسه ابعاد سیاهچاله شکل گرفته جدید و مولد هایش با نمونه های مشاهده شده قبلی

به طور معمول ، فیزیکدانان انتظار دارند که سیاهچاله های درگیر در این ادغام ها هر یک در فروپاشی یک ستاره در حال مرگ شکل گرفته باشند. اما در رویداد جدید ، بزرگترین جفت آنقدر بزرگ است که نمی توانست به این شکل تشکیل. فرآیندهای شناخته شده ای که در هسته یک ستاره انجام می شود ببیان می کند که ستارگانی که جرم مناسبی برای تشکیل چنین سیاه چاله بزرگی هستند ، کاملا متلاشی می شوند تا اینکه بخواهند یک سیاهچله برجای گذارند.

در عوض ، ممکن است یک یا هر دو سیاهچاله درگیر از دور قبلی ادغام سیاهچاله ها ، در یک خوشه پر از ستاره و سیاهچاله ایجاد شده باشد . این امر باعث ایجاد یک شجره نامه می شود که با سیاهچاله ها آنقدر سبک که بتوانند از نابودی ستارگان تشکیل شوند شروع می شود.

اما در توضیح چند ادغام مشکلی وجود دارد. هر بار که سیاهچاله ها ادغام می شوند ، این ادغام یک ضربه و شتاب را بر سرعت انها اعمال می کند ، که به طور معمول سیاهچاله حاصل را از خوشه خارج کرده و از ادغام بیشتر جلوگیری می کند.

با این حال ، با توجه به اینکه LIGO و Virgo تنها یک مورد را شناسایی کرده اند ، ادغام به بزرگی رویداد جدید بسیار نادر به نظر می رسد. این بدان معناست که ، میلر می گوید ، “خدای من ، شما اجازه دارید غول چراغ جادو را فرابخوانید ،” که این یک روند نسبتاً بعید است. وی می گوید ، شاید این ضربه گاهی اوقات به اندازه کافی کوچک باشد که سیاهچاله ها بتوانند درون خوشه خود باقی بمانند و دوباره ادغام شوند.

رویداد موج گرانشی 21 مه قبلاً به عنوان یک نامزد تایید نشده به طور عمومی گزارش شده بود تا به منجمان اجازه دهد تا در آسمان به دنبال پرتوهای نوری باشند که ممکن است در اثر این برخورد حاصل شده باشد. برخی از محققان اظهار داشتند که ممکن است امواج با شعله ور شدن نور از مرکز کهکشان دوردست مرتبط باشد (SN: 25/6/20). اما این کهکشان به طور قابل توجهی نزدیکتر از فاصله ای است که در مقالات جدید مشخص شده است ، در فاصله 8 میلیارد سال نوری از زمین به جای 17 میلیارد سال ، که باعث می شود توضیح کمتر قابل قبول باشد.

میلر می گوید ، هرچه LIGO و Virgo بیشتر آسمان ها را مشاهده کنند ، می توان انتظار وقایع غیرمعمول بیشتری را داشت. “ما می خواهیم مجموعه ای از رویدادهای” غیر منتظره “را داشته باشیم ، که فکر کردن در مورد آنها بسیار هیجان انگیز و بسیار آموزنده هستند.”

قبلی «
بعدی »

پاسخی بگذارید

پر بازدیدترین ها