يؤدي الاصطدام بين ثقبين أسودين هائلين إلى إنشاء جسم يدور بسرعات مذهلة ويتناقض مع النماذج القياسية - ربما نتيجة للاندماجات السابقة
أذهل تصادم قياسي بين ثقبين أسودين العلماء بحجمه وسرعته.
حقق تعاون ليغو-فيرغو-كاغرا (LVK) اكتشافًا رائدًا: أضخم اندماج لثقوب سوداء سُجِّل على الإطلاق باستخدام موجات الجاذبية. يبلغ حجم الثقب الأسود الناتج عن الاندماج أكثر من 225 ضعف كتلة شمسنا. وقد رصد المرصد الرابع لشبكة LVK الإشارة، المسماة GW231123، في 23 نوفمبر 2023.
قُدِّرت كتلة الثقبين الأسودين المندمجين بحوالي 100 و140 كتلة شمسية. بالإضافة إلى حجمهما غير المعتاد، كانا يدوران بسرعات هائلة. هذا التضافر جعل تحليل الإشارة صعبًا للغاية، ويشير إلى أن هذين الثقبين الأسودين ربما كان لهما قصة أصل معقدة بشكل غير عادي.
لغز التكوين وراء النماذج القياسية
يقول البروفيسور مارك هانام من مرصد ليغو: "هذا هو أضخم زوج من الثقوب السوداء يُرصد على الإطلاق باستخدام موجات الجاذبية، وهو يُمثل تحديًا حقيقيًا لفهمنا لكيفية تكوّن الثقوب السوداء". ويضيف: "النماذج القياسية لتطور النجوم تُحظر وجود ثقوب سوداء بهذه الكتلة. أحد الاحتمالات هو أن الثقبين الأسودين في هذا الزوج قد تشكّلا من خلال اندماجات سابقة لثقوب سوداء أصغر".
رصد العلماء حتى الآن حوالي 300 اندماج لثقوب سوداء باستخدام الموجات الثقالية، بما في ذلك مرشحون جدد من نظام الرصد الحالي. قبل GW231123، ارتبط أكبر زوج مُتحقق من الثقوب السوداء بالحدث GW190521، الذي كانت كتلته الكلية أصغر بكثير، إذ بلغت 140 كتلة شمسية فقط.
دفع حدود الاكتشاف
إن الكتلة الكبيرة والدوران السريع للغاية للثقوب السوداء في GW231123 يدفعان حدود تقنية رصد الموجات الثقالية والنماذج النظرية الحالية. تطلب استخراج معلومات دقيقة من الإشارة استخدام نماذج نظرية تأخذ في الاعتبار الديناميكيات المعقدة للثقوب السوداء سريعة الدوران للغاية.
يوضح الدكتور تشارلي هوي: "يبدو أن الثقب الأسود يدور بسرعة كبيرة، قريبة من الحد الذي تسمح به نظرية النسبية العامة لأينشتاين. لذا، يصعب نمذجة الإشارة وتفسيرها. تُعد هذه دراسة حالة ممتازة لتطوير نماذجنا النظرية".
يواصل العلماء تحسين تحليلاتهم وتطوير النماذج المستخدمة لتفسير مثل هذه الأحداث المتطرفة. يقول الدكتور جريجوريو كرويو: "سيستغرق المجتمع العلمي سنوات لفهم هذا النمط المعقد من الإشارات وجميع تداعياته بشكل كامل". ويضيف: "في حين أن التفسير الأكثر ترجيحًا لا يزال اندماج الثقوب السوداء، إلا أن سيناريوهات أكثر تعقيدًا قد تحمل مفتاح فك رموز هذه السمات غير المتوقعة. أوقات مثيرة تنتظرنا!"
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
