تشير الأبحاث الجديدة إلى إمكانية تحديد الأنظمة الثنائية المتقاربة للثقوب السوداء فائقة الكتلة باستخدام ومضات متكررة من ضوء النجوم المُثار بالجاذبية، وبالتالي الكشف عن مصادر موجات الجاذبية المستقبلية مسبقًا.
وصف باحثون طريقة جديدة لرصد إحدى أكثر الظواهر غموضًا في الكون: أزواج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة ذات اتصال وثيق. من المتوقع أن تتشكل هذه الأنظمة بعد اصطدام المجرات، لكن حتى الآن لم يرصد الفلكيون سوى أزواج بعيدة جدًا. أما الأزواج القريبة جدًا، والتي يصعب رصدها، فقد أصبحت الآن في متناول اليد.
يقترح الفريق البحث عن ومضات ضوئية خافتة ومتكررة من النجوم الواقعة خلف هذه الأزواج الخفية. فبينما يدور الثقبان الأسودان حول بعضهما، تعمل جاذبيتهما الهائلة على ثني ضوء النجوم وتضخيمه لفترة وجيزة. والنتيجة هي سلسلة من الإشارات الساطعة والمتكررة التي قد تكشف عن وجود نظام غير مرئي.
توجد الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز معظم المجرات، وقد تصل كتلتها إلى ملايين أو حتى مليارات الكتل الشمسية. عندما تندمج المجرات، تتجه ثقوبها السوداء المركزية نحو بعضها البعض، لتشكل في النهاية نظامًا ثنائيًا. هذه الأزواج ليست مجرد ظواهر كونية غريبة، بل تلعب دورًا هامًا في تشكيل المجرات، ومن المتوقع أن تُحدث موجات جاذبية قوية، وهي تموجات في نسيج الزمكان، تسعى مهمات الفضاء المستقبلية إلى رصدها مباشرة.
تُعدّ هذه الطريقة الجديدة واعدةً للغاية لأنها تعتمد على الضوء، لا على موجات الجاذبية. وهذا يعني أن بإمكان علماء الفلك رصد هذه الأنظمة قبل سنوات من بدء تشغيل أجهزة الكشف من الجيل التالي. كما أنها تتيح دراستها بتفصيل أكبر بكثير من خلال الجمع بين أنواع مختلفة من عمليات الرصد.
عدسة الجاذبية كأداة للاكتشاف
قال الدكتور ميغيل زومالكارجي: "تعمل الثقوب السوداء فائقة الكتلة مثل التلسكوبات الطبيعية. فبسبب كتلتها الهائلة وحجمها الصغير، فإنها تحرف الضوء المار بها بشدة. ويمكن تركيز ضوء النجوم من نفس المجرة المضيفة في صور شديدة السطوع، وهي ظاهرة تُعرف باسم عدسة الجاذبية."
في حالة وجود ثقب أسود واحد، لا يحدث تأثير العدسة القوي إلا عندما يكون النجم محاذيًا تمامًا لخط رؤية الراصد. أما في النظام الثنائي، فيختلف الأمر. فعندما يتفاعل ثقبان أسودان، يُكوّنان منطقة على شكل ماسة تُسمى الكاوية، حيث يمكن للنجوم أن تزداد سطوعًا بشكل كبير. تتنبأ النظرية بتكبير لانهائي لمصدر نقطي مثالي، لكن النجوم الحقيقية لها حجم محدود، مما يحد من هذا التأثير.
قال البروفيسور بينس كوتشيس، أحد مؤلفي الدراسة: "تزداد فرص حدوث زيادة هائلة في ضوء النجوم بشكل كبير عندما يكون هناك نظام مقابل ثقب أسود واحد".
حركة مدارية وومضات ضوئية متكررة
على عكس الثقوب السوداء المفردة، فإن الأنظمة الثنائية دائمة الحركة. تدور هذه الأنظمة حول بعضها البعض، وتفقد طاقتها تدريجياً عبر موجات الجاذبية، كما هو موضح في نظرية النسبية العامة لأينشتاين. ومع مرور الوقت، تقل المسافة بينهما وتزداد سرعة دورانها.
مع تحرك النظام الثنائي، يدور الكاوستيك ويتغير شكله، مارًا خلفه بعدد كبير من النجوم. إذا كان هناك نجم ساطع في هذه المنطقة، فإنه يُصدر وميضًا شديد السطوع في كل مرة يمر بها الكاوستيك. يؤدي هذا إلى ومضات ضوئية متكررة، تُعدّ بصمة واضحة وفريدة لنظام ثنائي من الثقوب السوداء فائقة الكتلة.
