ويتيح هذا الاكتشاف لمحة عن واحدة من أعنف الظواهر في الكون، وهي اندماج الثقوب السوداء
في عام 1915، أوضح أينشتاين أن الجاذبية تنتج عن تشوه الأجسام الكبيرة للمكان والزمان أو الزمكان، مما يتسبب في ظهور الأجسام المتساقطة سقوطًا حرًا وكأنها مناظر طبيعية في مسار منحني مثل قوس رمية حجر أو القطع الناقص لمدار الكوكب حول الشمس.
حسب أينشتاين أن التوزيع الشبيه بالدمبل للكتلة التي تدور من النهاية إلى النهاية مثل العصا، يجب أن يشع تموجات في الزمكان تتحرك بسرعة الضوء - هذه هي موجات الجاذبية. في 11 فبراير، أعلن العلماء الذين يعملون في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) - وهو منشأة علمية هي جزء من ولاية واشنطن وجزء من لويزيانا - عن ملاحظة تثبت ما تنبأ به أينشتاين - وهو انفجار موجات نشأت عندما وتدور الثقوب السوداء تجاه بعضها البعض على مسافة 1.3 مليار سنة من الضوء.
يتطلب الإنجاز العمل الجاد. قدر أينشتاين نفسه أن الأمر سيستغرق عقودًا لإثبات وجود موجات الجاذبية إذا كانت موجودة بالفعل، ولكن حتى لو قام بالبحث، فإن المصدر الوحيد الذي يمكن أن يتخيله - نجمان يدوران حول بعضهما البعض ويدوران لن ينتجا موجات ذات كثافة يمكن اكتشافها. ومع ذلك، في نهاية الستينيات، اكتشفوا أجسامًا أكثر ضخامة بكثير - النجوم النيوترونية وتنبأوا بوجود الثقوب السوداء - وهي مجالات الجاذبية الأكثر ضغطًا الموجودة في النجوم والتي تتقلص إلى لا شيء. عندما تدور معًا، يمكن إنشاء موجات جاذبية يمكن ملاحظتها. في عام 1972، أوضح راينر فايس، عالم الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، طرق تحقيق الاكتشافات باستخدام أجهزة تشبه L تسمى المترجم الفوري، وبالتالي تحديد الحاجة إلى بناء مرصد LIGO.
يحتوي كل مترجم LIGO على ذراعين يحتويان على مرايا في كل طرف - توجد هذه المرايا في غرف مفرغة ضخمة. ومن خلال تسليط ضوء الليزر بين المرايا، يستطيع الفيزيائيون قياس طول الأذرع ضمن خطأ قدره 1/10,000 من عرض البروتون. ستؤدي موجة الجاذبية العابرة إلى تمدد الأذرع إلى أطوال مختلفة، وهو ما اكتشفه فريق LIGO. كان الارتباط الوثيق بين الإشارة الأولى ونماذج الكمبيوتر التي أثبتت صحة نظرية النسبية العامة لأينشتاين هو الأفضل على الإطلاق.
والآن يتطلع العلماء إلى ما سيأتي، لأن موجات الجاذبية تعد بطريقة جديدة تمامًا للنظر إلى الكون. ويأمل الفيزيائيون، في المرحلة الأولى، اكتشاف المزيد من الأحداث من هذا النوع. لقد اكتشف مرصد LIGO بالفعل اندماجًا ثانيًا للثقوب السوداء وإشارة ثالثة، وإن كانت أضعف. استأنفت مقاييس التداخل عملها في نوفمبر 2016، وإذا وصلت إلى حساسيتها المصممة، فقد تشهد أخيرًا اندماجات ثقب أسود بتردد واحد يوميًا.
سيتم الانضمام إلى LIGO بواسطة أدوات أخرى مثل ترقية منشأة VIRGO الإيطالية وكاشف جديد يتم بناؤه في اليابان - كاشف موجات الجاذبية Kamyoka. ستتمكن ثلاثة أجهزة كشف أو أكثر تعمل معًا من تحديد مصدر الإشارة في السماء باستخدام طريقة المثلث. وهذا من شأنه أن يسمح للتلسكوبات بالتركيز على الحدث وربما حتى اكتشاف إشارات أخرى منه. على سبيل المثال، إذا استشعرت أجهزة كشف موجات الجاذبية اندماج نجمين نيوترونيين ووجه علماء الفلك التلسكوبات نحو الحدث، فسيتمكنون من التقاط الضوء أو الموجات السينية المنبعثة منه. إن الجمع بين الإشارات معًا سيجعل من الممكن معرفة المزيد عن المواد الغريبة الموجودة في النجوم النيوترونية. الظواهر المألوفة الأخرى التي يمكن رؤيتها في ضوء جديد هي النجوم النابضة - النجوم النيوترونية الدوارة التي تنبعث منها نبضات راديوية منتظمة.
في المستقبل، يعتزم العلماء إرسال مثل هذا الهوائي إلى الفضاء وهو هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA). ثلاث مركبات فضائية ستتحرك بالتنسيق حول الشمس، مما يخلق مقياس تداخل افتراضي بأذرع يبلغ طولها ملايين الكيلومترات وسيسمح ليزا لاستشعار موجات الجاذبية الأضعف والأكثر بعدًا وبالتالي مراقبة المزيد من أحداث اندماج الثقوب السوداء بالإضافة إلى مراقبة حدث ما في مراحل أبكر بكثير مما يمكن اكتشافه على الأرض باستخدام مرافق مثل LIGO.
وكان من المفترض أن يكون "ليزا" مشروعًا مشتركًا بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، لكن أمريكا انسحبت منه في عام 2011 بسبب قيود الميزانية. الآن ناسا تريد الصمود. وتأمل وكالة الفضاء الأوروبية إطلاق المهمة البالغة قيمتها 1.5 مليار دولار في عام 2034، وهو الوقت الذي يخطط فيه الفيزيائيون لبناء الجيل التالي من أجهزة الكشف الأرضية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
عبقرية مطلقة. كلما ابتعدت عن عصره من اشتداد النسبية العامة، أتمنى لو كان هناك مثله آخر
فيما يلي مثال على الثوابت الزمنية لإثبات نظرية في الفيزياء. يخلق معضلة للفائزين بجائزة نوبل. يتم اختزالها إلى قضايا دقيقة مثل تحسين المجهر الضوئي، أو الأمل في أن تكون هناك تجربة إثبات في حياة المنظرين في نهاية أيامهم، أو منح الجائزة لشيء آخر - كما في حالة أينشتاين. ونقطة أخرى. بعد سلسلة من 4 جوائز نوبل لإسرائيليين (هيرشكو/تشانوفر، جروس، عمان، يونات آدا) حرصنا على القضاء على أي فرصة للحصول على المزيد من جوائز نوبل، بنفس السهولة التي تلحق بها الضرر بالعلاقات الاستراتيجية كما لو كانت معركة في روضة أطفال. السويديون معادون للسامية كدولة، وليس فقط كوزير للخارجية. وحتى لو كان هذا صحيحا، فقد منحوا 4 جوائز نوبل لإسرائيليين. وأتساءل من الذي فاز - فهي، بفضل عملها، لن تُمنح جوائز نوبل أخرى للإسرائيليين، أو لنا.