تمكن علماء الفلك من التعرف على ضوضاء الخلفية المنبعثة من زوبعة الثقوب السوداء العملاقة بفضل تقنية غير مسبوقة لاكتشاف موجات الجاذبية، والتي تفتح "نافذة جديدة على الكون" بعد مدة ربع قرن من تتبع تلك الظاهرة الكونية الغريبة.
هذه النتائج التي تم الكشف عنها يوم الخميس، هي نتيجة تعاون مكثف لأكبر التلسكوبات الراديوية في العالم. تمكنوا من التقاط هذا الاهتزاز للكون "بدقة الساعة"، ما أثار حماسة مؤلفي العمل المنشور في وقت واحد في العديد من المجلات العلمية.
توقع أينشتاين في عام 1916 واكتشافه بعد 100 عام، أن موجات الجاذبية هي تشوهات صغيرة في الزمكان، على غرار تموجات الماء على سطح البركة. هذه التذبذبات التي تنتشر بسرعة الضوء، تولد تحت تأثير أحداث كونية عنيفة مثل اصطدام ثقبين أسودين.
موجات الجاذبية Ligo
قد تكون مرتبطة بظواهر هائلة، لكن إشاراتها ضعيفة للغاية. في عام 2015، أحدث كواشف موجات الجاذبية Ligo (الولايات المتحدة الأميركية) وVirgo (أوروبا) ثورة في الفيزياء الفلكية من خلال اكتشاف ارتعاش قصير جدًا – أقل من ثانية – من الاصطدامات بين الثقوب السوداء النجمية التي تبلغ كتلتها عشرة أضعاف كتلة الشمس.
هذه المرة، تشير الإشارة التي تمتد لفترة أطول إلى حد كبير إلى ظاهرة واسعة النطاق، تم التقاطها بواسطة شبكة من التلسكوبات الراديوية (من أوروبا وأميركا الشمالية والهند وأستراليا والصين) التابعة للاتحاد الدولي لمصفوفة توقيت النجوم النابضة (IPTA).
نحن نتحدث هنا عن موجات الجاذبية المتولدة عن الثقوب السوداء التي تبلغ "عدة ملايين إلى عدة مليارات من كتلة الشمس"، كما يقول جيل ثورو، عالم الفلك في مرصد باريس PSL، الذي نسق العمل على الجانب الفرنسي.
لاكتشاف هذه الموجات، استخدم العلماء أداة جديدة وهي النجوم النابضة لدرب التبانة. تتمتع هذه النجوم بخصوصية امتلاك كتلة من شمس إلى شمسين، مضغوطة في كرة قطرها حوالي عشرة كيلومترات.
مدمجة للغاية، تدور هذه النجوم على نفسها بسرعة عالية – تصل إلى 700 دورة في الثانية – ، كما يحدد باحث CNRS. دوران مجنون ينتج عنه إشعاع مغناطيسي عند القطبين، مثل أشعة المنارة، ويمكن اكتشافه بفضل موجات الراديو المنبعثة من الترددات المنخفضة.
أصوات تنبيه
في كل منعطف، ترسل النجوم النابضة "أصوات تنبيه" فائقة الانتظام، مما يجعلها "ساعات طبيعية رائعة"، كما يوضح لوكاس غيليموت، من مختبر الفيزياء والكيمياء للبيئة والفضاء (LPC2e) في أورليانز.
صنف العلماء مجموعات من النجوم النابضة للحصول على "شبكة سماوية" في تعرجات الزمكان.
وتمكنوا من قياس اضطراب طفيف في دقاتهم، مع "تغييرات تقل عن جزء من المليون من الثانية على مدى أكثر من 20 عامًا"، وفقًا لأنطوان بيتيتو، من لجنة الطاقة الذرية (CEA).
كانت هذه التأخيرات مترابطة، وهي علامة على "اضطراب شائع لجميع النجوم النابضة"، وفقًا لجيل ثورو: التوقيع المميز لموجات الجاذبية. قالت مورا ماكلولين من شبكة Pulsar Search Collaboratory الأميركية خلال مؤتمر صحافي: "لقد كانت لحظة سحرية".
ما هو مصدر هذه الموجات؟ تشير الفرضية المفضلة إلى أزواج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة، كل منها أكبر من نظامنا الشمسي، "جاهزة للتصادم"، طور جيل ثورو.
يصف أنطوان بيتيتو عملاقين "يدوران حول بعضهما بعضا قبل الاندماج"، وهي رقصة تسبب موجات جاذبية من "فترة من عدة أشهر إلى عدة سنوات".
مطعم صاخب
ضوضاء الخلفية المستمرة التي يشبهها مايكل كيث من الشبكة الأوروبية EPTA (صفيف توقيت النبضات الأوروبية) بـ"مطعم صاخب به الكثير من الناس يتحدثون من حولك".
لا تجعل القياسات من الممكن حتى الآن تحديد ما إذا كانت هذه الضوضاء تنم عن وجود بضعة أزواج من الثقوب السوداء، أو وجود مجموعة سكانية بأكملها. تشير فرضية أخرى إلى وجود مصدر في العصور المبكرة جدًا للكون عندما شهد ما يسمى بفترة التضخم.
يقول جيل ثورو: "نحن نفتح نافذة جديدة على الكون. نحن نضيف مجموعة جديدة من ناقلات المعلومات"، مكملة لبحوث Ligo وVirgo، التي تعمل على أطوال موجية مختلفة، وتكثر في Antoine Petiteau. وهذا يمكن أن يوضح على وجه الخصوص لغز تكوين الثقوب السوداء الهائلة.
ومع ذلك، يجب أن تكون الدراسات متعمقة للمطالبة باكتشاف قوي تمامًا، على أمل الحصول عليه في غضون عام. المعيار المطلق هو "أن هناك فرصة أقل من واحد في المليون لحدوث ذلك عن طريق الصدفة"، أكد مرصد باريس، والمركز الوطني للبحوث العلمية، وCEA وجامعات أورليان وباريس سيتي في اتصال.
