عادل الشهراني 
لا يوجد صوت في الفضاء، لكن الثقوب السوداء لا تزال قادرة على الغناء.
عندما يصطدم ثقبان أسودان، يتردد صدى أغنيتهما في ذروة الوجود، مما يخلق جوقة مدوية من التذبذبات في الزمكان التي يتردد صداها في جميع أنحاء الكون مثل رنين الجرس المتلاشي. كل ثنائي كوني فريد من نوعه، وقد سجل العلماء هذه الأغاني بأمانة منذ أن اكتشفوا موجات الجاذبية لأول مرة في عام 2015. ويعتقد الباحثون الآن أنهم يستطيعون سماع لحن مخفي داخل الموسيقى: نوع متوقع حديثًا من إشارة موجة الجاذبية المعروفة باسم الموجة المباشرة.
الأمر المثير للاهتمام حقًا بشأن الموجات المباشرة هو مصدرها. جميع إشارات موجات الجاذبية التي شاهدها العلماء حتى الآن – والمعروفة بالأنماط شبه الطبيعية – يتم إنتاجها بعد اندماج ثقبين أسودين في ثقب أكبر، واستقرار الزمكان الملتوي حولهما. يبدو أن الموجات المباشرة تنشأ بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود الجديد: نقطة اللاعودة التي لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منها.
دعماً للصحافة العلمية
إذا استمتعت بهذا المقال، فكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال يشترك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد في ضمان مستقبل القصص ذات المغزى حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.
وقالت كاترينا تشاتزيوانو، عالمة الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “إنها لعبة شد الحبل تقريبًا”. “أنت ترغب في الاقتراب من الأفق، ولكن كلما اقتربت، أصبح من الصعب الحصول على أي معلومات عنه.”
في الواقع، يبدو أن أي شيء يتم إنشاؤه بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود على وشك الوقوع ضحية لوزنه الهائل. لكن اندماجات الثقوب السوداء تعد أيضًا من بين الأحداث الأكثر عنفًا في الكون. يدور مجال جاذبيتها الهائل حول الزمكان مثل ملعقة تحرك القهوة، مما يسمح نظريًا لبعض هذه الإشارات بالهروب من الدوامة الكونية.
تقدم دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature أول دليل على مثل هذه التموجات، وذلك باستخدام بيانات من أوضح إشارة موجة جاذبية تم رصدها على الإطلاق: اندماج ثقب أسود ضخم يُعرف باسم GW250114. (وهو نفس الاندماج الذي أحدث موجات -المقصود بالتورية- في العام الماضي عندما أتاح للفيزيائيين فرصة فريدة لتحليل اندماج ثقب أسود بتفاصيل غير مسبوقة. وتشمل الاستنتاجات التي توصلت إليها تلك الدراسة، من بين أمور أخرى، أن الثقوب السوداء ليست فقط منغمات عظيمة، ولكنها أيضًا أصلع).
بالنسبة للمؤلف المشارك في الدراسة سايزينج ما، الذي ساعد في تطوير النظرية وراء الموجات المباشرة، فإن توقيت GW250114 لا يمكن أن يكون أفضل. وقال: “في بعض الأحيان عندما تقوم بالتنبؤ، ربما يتعين على الناس الانتظار سنوات حتى يتم التحقق منه”. “ولأن هذا الحدث كان قويا للغاية، فقد سمح لنا بتأكيد توقعاتنا بسرعة.”
السبب وراء كون إشارة GW250114 “قوية” للغاية لا علاقة له في الواقع بالاصطدام نفسه. وقد لوحظت موجات جاذبية قوية مماثلة من قبل. ما تغير هو الأداة. وقال تشاتزيانو، الذي لم يشارك في الدراسة: “الأمر يشبه سماع نفس الضوضاء عندما يكون الميكروفون منخفض الاستاتيكية”.
ببساطة، لقد أدى عقد من التقدم التكنولوجي إلى تحويل هذا الثنائي الكوني إلى عرض حقيقي.
الاستعارة الموسيقية مناسبة بشكل خاص لأن موجات الجاذبية تتأرجح مثل الموجات الصوتية، مما يسمح للباحثين بتحليلها باستخدام العديد من الأدوات الرياضية نفسها. غالبًا ما يُشبَّه اصطدام ثقبين أسودين برنين الجرس، لذا تُعرف إشارة التلاشي التي تتبع ذلك باسم الرنين. وقال ما: “يمكنك التفكير في موجات الجاذبية كأصوات في الزمكان”.
إذا كانت إشارات خفض الرنين العادية هي الرنين الباهت للجرس، فإن الموجات المباشرة يمكن أن تخبرنا كيف ضرب الجرس في المقام الأول. وقد يقدمون للفيزيائيين طريقة جديدة لاستكشاف بعض أقسى البيئات في الكون. ومع ذلك، فإن التأكد من أن علماء الفلك قد شاهدوا موجة مباشرة أمر صعب.
وقال إيمانويل بيرتي، الأستاذ بجامعة جونز هوبكنز والذي لم يشارك في الدراسة: “إذا تمكنت من مراقبته، فسيكون لديك قياس مباشر لخصائص الأفق”. “السؤال هو، هل يمكننا رؤيته حقا؟”
الإشارة التي تم تحديدها بواسطة GW250114 تطابق التوقعات لموجة مباشرة، وهي علامة مشجعة. لكن مطابقة التنبؤ ليست مثل إثباته. يشك بعض الفيزيائيين في قدرة مثل هذه الموجات على الإفلات من بيئة الجاذبية القاسية بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود، أو في قدرة الأدوات الحالية على فصل إشارة الموجة المباشرة عن الضوضاء المحيطة بشكل موثوق. وقال بيرتي: “من الصعب للغاية ملاحظة هذه الأشياء، إذا لاحظها الجميع”.
ومع ذلك، قال فيتور كاردوسو، مدير مركز الجاذبية في معهد نيلز بور والأستاذ المتميز في المعهد العالي التقني في لشبونة، البرتغال، إن “أي دليل رصدي للثقوب السوداء مرحب به ويعتبر إنجازا كبيرا”.
يتوق الفيزيائيون إلى إجراء مزيد من الفحص للإشارة والبحث عن علامات على وجود موجات مباشرة مختبئة تحت الوضع شبه الطبيعي المكتشف سابقًا.
وقال زابولكس ماركا، الأستاذ في جامعة كولومبيا والذي لم يشارك في الدراسة: “أنا متأكد من أن الكثير من أعمال المتابعة ستحدث في جميع أنحاء العالم، وستشجع الطريقة على التقدم”. “كلما لاحظنا أكثر، زادت ثقتنا.”
حان الوقت للدفاع عن العلم
إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد كانت بمثابة حافز للعلم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون الآن اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.
أصبحت أ العلمية الأمريكية لقد اشتركت فيها منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعدت في تشكيل الطريقة التي أرى بها العالم. SciAm لقد علمتني وأمتعتني دائمًا، وألهمت شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل الشيء نفسه بالنسبة لك.
إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان تركيز تغطيتنا على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين في وقت حيث غالبًا ما لا يتم الاعتراف بقيمة العلم نفسه.
وفي المقابل ستصلك أخبار مهمة، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، نشرات إخبارية لا تُنسى، ومقاطع فيديو يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقرير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.
لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. وآمل أن تدعمونا في هذه المهمة.
