علماء يسجلون أضخم اندماج للثقوب السوداء تم رصده على الإطلاق

في اكتشاف رائد، رصد علماء الفلك أضخم اصطدام للثقوب السوداء تم تسجيله على الإطلاق — حدث كوني أدى إلى ولادة ثقب أسود جديد تقدر كتلته بـ 225 ضعف كتلة الشمس. هذا الاكتشاف المذهل لا يحطم الأرقام القياسية السابقة فحسب، بل يقدم أيضًا لمحة نادرة عن فئة غامضة من الثقوب السوداء التي واجه العلماء صعوبة في تفسيرها.

وقع الحدث على الحافة الخارجية لمجرة درب التبانة، حيث اندمج ثقبان أسودان عملاقان، يزنان تقريبًا 100 و140 ضعف كتلة الشمس في حلزون كارثي، مطلقين موجات جاذبية قوية يمكن اكتشافها عبر الكون.

لغز كوني في ”فجوة الكتلة“

عادةً، تتشكل الثقوب السوداء عندما تستنفد النجوم الضخمة وقودها وتنهار تحت تأثير جاذبيتها الخاصة. ولكن عندما يصبح النجم شديد الضخامة، ينفجر في مستعر أعظم عنيف، غالبًا ما يقذف الكثير من المواد بحيث لا يترك وراءه ثقبًا أسود. لهذا السبب، اعتقد العلماء لفترة طويلة أن الثقوب السوداء لا ينبغي أن تتشكل بشكل طبيعي بكتل تتراوح بين 60 و130 ضعف كتلة الشمس، وهو نطاق يُعرف باسم فجوة الكتلة.

ومع ذلك، فإن هذا الاصطدام يتحدى هذا المنطق.

”هذان الثقبان الأسودان يقعان تمامًا ضمن فجوة الكتلة،“ يقول الفيزيائي مارك هانام من جامعة كارديف وعضو في تعاون LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). ”هذا يتحدى افتراضاتنا ويشير إلى أن الثقوب السوداء متوسطة الكتلة تلك التي تجسر الفجوة بين الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية والثقوب السوداء فائقة الكتلة، قد تنشأ من خلال عمليات اندماج متكررة بمرور الوقت.“

الاستماع إلى الكون من خلال علم فلك الموجات الجاذبية

جاء الدليل في شكل موجة جاذبية دقيقة ولكنها معقدة، تم اكتشافها في 23 نوفمبر 2023. وأُطلق عليها اسم GW231123، وتم التقاط الإشارة بواسطة مرصدي LIGO التوأم في واشنطن ولويزيانا، حيث يستخدم كل منهما أذرعًا ليزرية بطول 4 كيلومترات لاستشعار التموجات في نسيج الزمكان.

هذه الموجات الجاذبية هي في الأساس إشارات تدل على أن الجاذبية هي موجة، وليست مجرد قوة — وهي فكرة ثورية تم تأكيدها لأول مرة في عام 2015 وحصلت لاحقًا على جائزة نوبل في الفيزياء. حملت إشارة GW231123 بصمة ثقبين أسودين يدوران بسرعة نحو نهايتهما الدرامية، ليندمجا في شيء لم يُشاهد من قبل.

ومع ذلك، فإن سرعة دورانهما العالية عقّدت التحليل. ونظرًا لطبيعة معادلات أينشتاين في ظل الظروف القصوى، لم يتمكن العلماء من تحديد الكتل الدقيقة، لكن جميع النماذج تتفق: كان كلا الثقبين الأسودين ضخمين للغاية، وربما كان أحدهما موجودًا ضمن فجوة الكتلة المحظورة.

مستقبل علم الموجات الجاذبية والمخاطر المستقبلية

يضيف الاكتشاف إلى مجموعة متزايدة من البيانات: منذ عام 2015، تم تسجيل أكثر من 300 حدث للموجات الجاذبية، أكثر من 200 منها في أحدث جولة رصد. تساعد هذه النتائج الباحثين على فهم أفضل لكيفية نمو الثقوب السوداء فائقة الكتلة — العمالقة في مراكز المجرات، من اصطدامات أصغر مثل هذا.

ومع ذلك، فإن مستقبل هذا العلم غير مؤكد. يواجه LIGO، الممول من المؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية، تهديد تخفيضات الميزانية. إذا توقف أحد أجهزة الكشف الخاصة به، فقد تنخفض قدرتنا على الاستماع إلى همسات الكون هذه بشكل كبير.

فكرة ختامية

هل يخفي الكون المزيد من هذه العمالقة المراوغة؟ هل الثقوب السوداء حقيقية بطرق لم نفهمها بالكامل بعد؟ يشير هذا الاصطدام القياسي إلى أن الإجابات تكمن في الموجات نفسها. مع استمرار تطور علم فلك الموجات الجاذبية، تساعد كل إشارة جديدة في فك شفرة دورة حياة الكون، من ولادة النجوم إلى النمو الفوضوي لأكبر الثقوب السوداء التي شوهدت على الإطلاق. ومع كل تموج، نقترب أكثر من فهم القوى الخفية التي تشكل كوننا.