الثقوب السوداء أيضا! اكتشاف موجة الجاذبية كان له مفاجآت أخرى

ثقبان أسودان يدوران حول بعضهما البعض

تصور فني لثقبين أسودين يدوران حول بعضهما البعض قبل الاندماج. لأول مرة في التاريخ ، لاحظ العلماء مباشرة اندماج ثقب أسود باستخدام مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO). (رصيد الصورة: ناسا)



لأول مرة في التاريخ ، يمتلك العلماء دليلًا ماديًا على أن أزواجًا من الثقوب السوداء ستدور أحيانًا حول بعضها البعض ، وتتصادم وتندمج معًا لتشكيل ثقب أسود واحد أكبر.



تعتبر هذه الأخبار عن اكتشاف الأزواج الثنائية مهمة للغاية بالنسبة لعلماء الفيزياء الفلكية ، ولكنها طغت إلى حد ما بسبب حقيقة أن مرصد موجات الجاذبية بمقياس التداخل الليزري (LIGO) كان لديه الكشف عن موجات الجاذبية على الاطلاق. كان هذا أول مثال على الكشف المباشر عن هذه التموجات عبر الزمكان ، وكان يمثل فجر حقل فرعي جديد في علم الفلك.

قالت فيكي كالوجيرا ، عالمة الثقوب السوداء في جامعة نورث وسترن في إلينوي وعضو فريق ليجو ، إنه كان من المناسب أن تحتل موجات الجاذبية مركز الصدارة الأسبوع الماضي. لكنها استغرقت بعض الوقت للتحدث إلى موقع ProfoundSpace.org حول سبب كون زوج الثقوب السوداء التي اكتشفها LIGO غريبًا ومثيرًا بشكل خاص أيضًا. [ تم تحريكه وعدم اهتزازه - كيف تصنع الثقوب السوداء المتصادمة الأمواج ]



باستخدام أشعة الليزر ، اكتشف العلماء التشوهات الفيزيائية الناتجة عن تمرير موجات الجاذبية. شاهد كيف يصطاد مرصد ليجو موجات الجاذبية في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.

باستخدام أشعة الليزر ، اكتشف العلماء التشوهات الفيزيائية الناتجة عن تمرير موجات الجاذبية. شاهد كيف يصطاد مرصد ليجو موجات الجاذبية في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.(رصيد الصورة: بقلم كارل تيت ، فنان الرسوم البيانية)

آخر أولا

هناك شيئان يجعلان زوج الثقوب السوداء التي اكتشفها LIGO مثيرًا للاهتمام لعلماء الفيزياء الفلكية مثل كالوجيرا.



إحدى الطرق التي يعتقد أن الثقوب السوداء تتشكل في الكون هي عن طريق الموت النجمي. تقول الفرضية أنه عندما تتوقف النجوم الضخمة عن حرق الوقود ، تنهار كل كتلتها إلى منطقة صغيرة جدًا ، وتخلق جسمًا بمثل هذه الجاذبية الهائلة التي لا يمكن حتى للضوء الهروب منها. الجاذبية شديدة لدرجة أن قوانين الفيزياء ، كما يفهمها البشر ، تنهار.

تم رصد الثقوب السوداء الفردية بطرق مختلفة ، ولكن حتى الأسبوع الماضي ، لم يكن هناك دليل مادي على أن الثقوب السوداء يمكن أن توجد كأزواج ثنائية تدور حول بعضها البعض وتصطدم في النهاية.

قال كالوجيرا لموقع ProfoundSpace.org: 'نرى نجومًا ثنائية طوال الوقت'. يجب أن يتبع ذلك أن هذه الأزواج النجمية يجب أن تموت يومًا ما وتشكل أزواجًا من الثقوب السوداء. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يكن لدينا أي دليل تجريبي ، حتى غير مباشر ، على وجود ثقوب سوداء ثنائية. & hellip. لذا ، فإن أهمية هذا الاكتشاف من وجهة نظر الفيزياء الفلكية هو أنه يؤكد جميع التوقعات النظرية بوجود ثقوب سوداء ثنائية.



بدون كاشف موجات الجاذبية مثل LIGO ، لم يكن العلماء قادرين على دراسة الثقوب السوداء الثنائية. يمكن للباحثين اكتشاف الثقوب السوداء الفردية في مواقع بعيدة لأن المواد الموجودة حول هذه الأجسام تتسارع وتشع الضوء.

لكن كالوجيرا قال إن العلماء لا يتوقعون أن يروا أي نوع من الضوء يشع من جميع أنحاء اثنين من الثقوب السوداء تدور باتجاه بعضها البعض وتصطدم ، لأن ديناميكيات النظام ستكون فوضوية للغاية ، ولن تكون مواتية جدًا لتراكم المواد والبقاء في مكان قريب. لذلك قد يكون من المستحيل اكتشافها باستخدام التلسكوبات القائمة على الضوء.

حقيقة أن كاشف LIGO الذي تمت ترقيته مؤخرًا قد رصد اندماجًا لثقب أسود ثنائي في وقت مبكر جدًا من فترة مراقبة الجهاز يعني أن هناك فرصة للعلماء سيكون لديك الكثير من بيانات الثقب الأسود لدراستها في السنوات المقبلة.

الثقوب السوداء الدهنية وكيف تتشكل

الميزة الثانية المثيرة للاهتمام حقًا لثنائي الثقب الأسود هي كتلتها.

تبلغ كتلة الثقوب السوداء المتصادمة التي اكتشفها تعاون LIGO 29 و 36 ضعف كتلة الشمس ، على التوالي. هذه ليست ، بأي حال من الأحوال ، أكبر الثقوب السوداء التي تم اكتشافها على الإطلاق. الثقب الأسود في مركز مجرة ​​درب التبانة ، على سبيل المثال ، يزيد عن 4 ملايين ضعف كتلة الشمس. يبدو أن أكثر الثقوب السوداء ضخامة في الكون موجودة 12 مليار مرة كتلة الشمس. لا يزال غامضًا كيف تتشكل هذه الثقوب السوداء الضخمة بشكل استثنائي.

باستخدام تلسكوبات الأشعة السينية ، استخدم العلماء تحديد الثقوب السوداء يبدو أنها تشكلت من نجوم مشابهة لشمس الأرض ، لكن كالوجيرا قال إن تلك الثقوب السوداء تصل إلى كتلة قصوى تبلغ حوالي 20 ضعف كتلة الشمس. يصعب تفسير الثقوب السوداء التي تبلغ كتلتها 29 و 36 ضعف كتلة الشمس إلى حد ما.

تأتي الكتل الشمسية التي يزيد عددها عن 29 و 30 كمفاجأة غير عادية. قال كالوجيرا: إذا نظرت إلى معظم النجوم الثنائية في مجرة ​​درب التبانة ، بالنظر إلى تكوين النجوم ، فإننا لا نتوقع وجود ثقوب سوداء بهذه الكتلة. 'تخبرنا الكتلة الأعلى أن هذه الثقوب السوداء الثنائية تشكلت من بيئة معينة [ذات] معدنية مختلفة عن معدنية [الشمس].'

تشير المعدنية إلى جزء النجم الذي لا يتكون من الهيدروجين أو الهيليوم ، ولكنه يتكون من عناصر أثقل بدلاً من ذلك.

قال كالوجيرا إن التركيز الأعلى للهيدروجين والهيليوم يسمح للنجم بالاحتفاظ بقدر أكبر من كتلته طوال حياته. النجوم تفقد كتلتها باستمرار بسبب رياح نجمية ، تدفق الجسيمات بعيدًا عن الغلاف الجوي للنجم. لكن في السنوات السبع أو الثماني الماضية ، راجع العلماء نظرياتهم لإظهار أن الرياح النجمية أضعف مما كان يعتقد سابقًا.

قال كالوجيرا: 'إذا كانت هذه الرياح قوية جدًا ، فستنتهي بكتل نهائية صغيرة جدًا ولا تشكل ثقوبًا سوداء ثقيلة'. في أواخر العقد الأول من القرن الحالي ، تمت مراجعة تقديرات قوة الرياح [الشمسية]. & hellip. أدرك علماء الفيزياء الفلكية من الملاحظات الكهرومغناطيسية أن الرياح أضعف مما كنا نظن. لذا ، إذا وضعت الآن رياحًا أضعف في نماذجك النجمية ، فستكون كتلتك النهائية أثقل ، لذا فإنك تحصل على هذه الثقوب السوداء الثقيلة لتتشكل في نماذجك. & hellip. حتى الآن ، أكدت العديد من المجموعات هذه التوقعات.

يؤكد الاكتشاف بواسطة LIGO هذه النظريات ، لكن هذه مجرد البداية. ستساعد المزيد من الملاحظات حول ثنائيات الثقوب السوداء العلماء على تحسين نماذجهم بشكل أكبر.

قالت كالوجيرا إن أحد الأسئلة الرئيسية التي تأمل أن يتمكن علماء الفيزياء الفلكية في النهاية من الإجابة عليها هو كيف تتشكل ثنائيات الثقوب السوداء. هناك نوعان من النماذج الرائدة ، والتي تشير إليها باسم 'الفانيليا' و 'أحمق'.

تعيش العديد من النجوم في الكون كثنائيات ، لأن النجوم تولد في سحب من الغاز والغبار ، وعادة ما تحتوي هذه الحضانات النجمية على أكثر من مادة كافية لتكوين نجوم متعددة.

يبدأ وصف 'الفانيليا' لتكوين الثقب الأسود الثنائي بزوج سعيد ومستقر من النجوم العادية ، يعيشون حياتهم في سلام نسبي. يكبران معًا ، ويتقدمان في العمر ، وينفجر كلاهما في سوبر نوفا ، ثم ينهاران في ثقوب سوداء. بعد ذلك ، يلتصقون ببعضهم البعض ويندمجون في النهاية.

الفكرة 'الأحمق' أكثر فوضوية بعض الشيء.

قال كالوجيرا: 'إنهم يرقصون ، في الأساس ، في دوامة من النجوم ، يطيرون حولها ، وأحيانًا ، من خلال الارتداد ، يمكن [النجوم] أن تطلق بعض النجوم الأخرى خارج العنقود'.

لذلك من الممكن أن تكون الثقوب السوداء الثنائية من النجوم التي لم تولد في نفس القمامة ، لكنها كانت كذلك من منازلهم الأصلية . أو ، قد تؤدي هذه التفاعلات المعقدة أيضًا إلى سيناريوهات يمكن أن تتحرك فيها ثقوب سوداء متعددة حديثة التكوين باتجاه مركز مجموعة نجمية. هناك ، سيتم إخراج بعضها بينما يبقى البعض الآخر ، مما يشكل ثنائيات مستقرة فقط بعد أن تصبح ثقوبًا سوداء.

في النهاية ، مع عينة أكبر من الثقوب السوداء الثنائية من LIGO ، قال كاليجيرا إن العلماء قد يكونون قادرين على تمييز طريقة التشكيل السائدة في الكون.

قالت: 'سنكون قادرين على معرفة ما إذا كان الفوز غريبًا أم المزيد من الفانيليا [عارضة الأزياء]'.

نشر كالوجيرا والأعضاء الآخرون في التعاون العلمي في LIGO بحثًا في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية هذا يصف ما تعلمه الباحثون بالفعل عن زوج الثقب الأسود المكتشف حديثًا ، وكيف يتناسب ذلك مع النظريات الحالية.

اتبع كالا كوفيلد تضمين التغريدة .تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية بتاريخ موقع demokratija.eu .