موجات الجاذبية أعطت ثقبًا أسودًا جديدًا “ركلة” عالية السرعة


هذا الثقب الأسود يعرف حقًا كيف يتراجع.

لاحظ العلماء مؤخرًا وجود ثقبين أسودين اتحدوا في ثقب واحد ، وفي هذه العملية حصلوا على “ركلة” أطاحت بالثقب الأسود المتشكل حديثًا بسرعة عالية. هذا الثقب الأسود تصغير بحوالي 5 ملايين كيلومتر في الساعة ، تزيد أو تنقص بضعة ملايين ، حسبما أفاد الباحثون في ورقة بحثية في الصحافة خطابات المراجعة المادية. هذا سريع للغاية: سرعة الضوء تبلغ 200 مرة فقط.

أطلقت تموجات في الزمكان ، تسمى موجات الجاذبية ، الثقب الأسود عند مخرجه السريع. نظرًا لأن أي ثقبين أسودين مقترنين يتصاعدان للداخل ويتحدان ، فإنهما ينبعثان من هذه التموجات ، والتي تتمدد وتضغط الفضاء. إذا تم إطلاق موجات الجاذبية هذه في الكون في اتجاه واحد بشكل تفضيلي ، فسوف يرتد الثقب الأسود استجابةً لذلك.

يقول الفيزيائي الفلكي فيجاي فارما من معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية في بوتسدام ، ألمانيا ، إن الأمر يشبه إطلاقًا بندقية بعد إطلاق رصاصة.

رصدت مراصد الموجات الثقالية LIGO و Virgo ، الواقعتان في الولايات المتحدة وإيطاليا ، تموجات الزمكان للثقوب السوداء عندما وصلت إلى الأرض في 29 يناير 2020. كشفت هذه الموجات عن تفاصيل كيفية اندماج الثقوب السوداء ، ملمحة إلى احتمال حدوث ركلة كبيرة. . عندما كانت الثقوب السوداء تدور حول بعضها البعض ، فإن المستوى الذي كانت تدور حوله يدور ، أو يسبقه ، على غرار كيفية تذبذب القمة أثناء دورانها. من المتوقع أن تحصل الثقوب السوداء المسبقة على ركلات أكبر عندما تندمج.

لذلك تعمق فارما وزملاؤه في البيانات ، وقياس ما إذا كان الثقب الأسود قد حصل على الحذاء. لتقدير سرعة الركلة ، قارن الباحثون البيانات مع الإصدارات المختلفة المتوقعة من عمليات اندماج الثقوب السوداء ، والتي تم إنشاؤها بناءً على عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تحل معادلات النسبية العامة ، نظرية الجاذبية لأينشتاين (SN: 2/3/21). وجد الباحثون أن الارتداد كان كبيرًا جدًا لدرجة أن الثقب الأسود ربما تم طرده من منزله وركل إلى الحافة الكونية.

مجموعات كثيفة من النجوم والثقوب السوداء تسمى العناقيد الكروية هي إحدى المناطق التي يُعتقد أن الثقوب السوداء تتعاون فيها وتندمج. وحسب الفريق ، فإن احتمالية بقاء الثقب الأسود المطرود داخل كتلة منزل كروية تبلغ 0.5٪ فقط. بالنسبة لثقب أسود في نوع آخر من البيئات الكثيفة ، يسمى حشد النجم النووي ، كان احتمال الالتفاف حوالي 8٪.

قد يكون للهروب العظيم للثقب الأسود تداعيات كبيرة. يكتشف LIGO و Virgo اندماجات الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تتكون عندما ينفجر نجم في مستعر أعظم وينهار في ثقب أسود. يريد العلماء فهم ما إذا كانت الثقوب السوداء التي تتحد في مجموعات مزدحمة يمكن أن تتعاون مرة أخرى ، عبر جولات متعددة من الاندماج. إذا فعلوا ذلك ، فقد يساعد ذلك في شرح البعض الثقوب السوداء الضخمة بشكل مدهش شوهد سابقا في عمليات الدمج (SN: 9/2/20). ولكن إذا كانت الثقوب السوداء المندمجة يتم إطلاقها بشكل صاروخي بعيدًا عن الوطن ، فإن ذلك من شأنه أن يقلل من احتمال حدوث اندماجات متعددة.

يقول فارما: “الركلات مهمة جدًا في فهم كيفية تشكل الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الثقيلة”.

في السابق ، توصل علماء الفلك إلى أدلة على إعطاء موجات الجاذبية ركلات كبيرة للثقوب السوداء فائقة الكتلة، الوحوش الأكبر الموجودة في مراكز المجرات (SN: 3/28/17). لكن هذا الاستنتاج يتوقف على ملاحظات الضوء ، بدلاً من موجات الجاذبية. تقول عالمة الفيزياء الفلكية مانويلا كامبانيللي من معهد روتشستر للتكنولوجيا في نيويورك ، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة: “تعتبر موجات الجاذبية ، بطريقة ما ، أنظف وأسهل في التفسير”.

كشفت بيانات LIGO و Virgo بالفعل عن بعض الأدلة على حصول الثقوب السوداء على ركلات صغيرة. الدراسة الجديدة هي الأولى التي أبلغت عن استخدام موجات الجاذبية لاكتشاف ثقب أسود على الطرف المستقبل لركلة كبيرة.

يقول كامبانيلي إن تلك الركلة الكبيرة ليست مفاجأة. اقترحت تنبؤات نظرية سابقة قام بها كامبانيلي وزملاؤه أن مثل هذه الركلات القوية ممكنة. “من المثير دائمًا أن يتمكن شخص ما من قياس ما توقعته من الحسابات من خلال الملاحظات.”



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود