تموجات في الزمكان تكشف عن جسم غامض يصطدم بجثة نجم

اكتشف مرصد رائد لموجات الجاذبية مؤخرًا تموجات في الزمكان، يقول العلماء إنها جاءت نتيجة اصطدام بقايا نجمية ميتة فائقة الكثافة بجسم غير معروف.

البقايا النجمية هي ما يسمى بالنجم النيوتروني؛ إنه ما يتبقى عندما ينهار نجم ضخم، تاركًا خلفه نواة كثيفة فقط. تعد النجوم النيوترونية من أكثر الأجسام كثافة في الكون، حيث تتمتع بمجالات جاذبية شديدة، ولكنها ليست بقوة الثقوب السوداء، التي تكون جاذبيتها قوية جدًا لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الهروب من آفاق الحدث الخاصة بها.

هذين العملاقين الكونيين يرقصان ويتصادمان عبر الكون؛ تم التأكيد الأول على الاندماج المرصود بين نجم نيوتروني وثقب أسود صنع في عام 2021. تنتج تفاعلاتها موجات جاذبية – وهي حرفيًا تمددات وضغط للزمكان – والتي يتم اكتشافها بواسطة مراصد مثل تعاون LIGO-Virgo-KAGRA، الذي يقع في قلب أحدث الأبحاث.

اكتشف LIGO-Virgo-KAGRA إشارة موجة جاذبية في مايو 2023، بعد أيام فقط من اكتشافه. استأنف المرصد عملياته بعد بعض التحسينات التي أدت إلى تقليل كمية الضوضاء في الكاشف، مما أدى إلى تحسين حساسيته للاضطرابات الدقيقة في الزمكان.

سافرت إشارة موجة الجاذبية الفريدة من نوعها مسافة 650 مليون سنة ضوئية للوصول إلى مرصد LIGO Livingston في لويزيانا. وحدد الباحثون أن الإشارة جاءت من اندماج جسمين. تبلغ كتلة أحد الجسمين ما بين 1.2 إلى 2 ضعف كتلة شمسنا، بينما تبلغ كتلة الآخر حوالي 2.5 إلى 4.5 كتلة شمسية. يُطلق على الإشارة اسم GW230529_181500 أو GW230529 للاختصار.

وخلص علماء الفيزياء الفلكية إلى أن الجسم الأصغر ربما يكون نجمًا نيوترونيًا. لكن الجسم الأكبر حجمًا أكبر من أي نجم نيوتروني معروف، مما يشير إلى أنه قد يكون ثقبًا أسود صغيرًا. ورقتهم التي تصف الإشارة وأصولها المحتملة هي المستضافة حاليا على موقع ليغو.

ويشغل الجسم المجهول فجوة الكتلة الظاهرة الموجودة بين أثقل نجم نيوتروني معروف وأخف ثقب أسود. وسيشير المزيد من التدقيق في الاصطدام إلى ما إذا كان الجسم المجهول عبارة عن ثقب أسود منخفض الكتلة، كما يشتبه الفريق، أو شيء آخر.

وقال جيس ماكيفر، عالم الفلك في جامعة كولومبيا البريطانية ونائب المتحدث الرسمي باسم التعاون العلمي لـ LIGO، إن الاكتشاف “يكشف أنه قد يكون هناك معدل أعلى من الاصطدامات المماثلة بين النجوم النيوترونية والثقوب السوداء منخفضة الكتلة مما كنا نعتقد سابقًا”. في التعاون يطلق.

وأشار البيان إلى أنه من بين ما يقرب من 200 قياس لكتلة الأجسام المضغوطة، هناك اندماج واحد فقط يتعلق بجسم في فجوة الكتلة الظاهرة، وهو ذلك الاندماج مع ثقب أسود. (بالنسبة لخبراء موجات الجاذبية، كانت تلك الإشارة هي GW190814). لكن الملاحظة الأخيرة كانت الأولى بين جسم ذي فجوة كتلة ونجم نيوتروني.

ستبدأ جولة الرصد الرابعة لـ LIGO-Virgo-KAGRA في 10 أبريل وستستمر دون انقطاع مخطط لها حتى فبراير 2025، وفي ذلك الوقت يتوقع التعاون أنه سيتم رصد أكثر من 200 إشارة لموجات الجاذبية.

لقد كان عامين مثمرين بالنسبة لعلم موجات الجاذبية، مع المزيد من الإثارة في الأفق. في العام الماضي، حفنة من اتحادات توقيت النجوم النابضة وأكد بشكل مستقل العلامات الأولى لخلفية موجة الجاذبية– النفخة المستمرة لموجات الجاذبية في جميع أنحاء الكون والتي يعتقدون أنها تأتي من رقصات ثنائيات الثقوب السوداء فائقة الكتلة.

في وقت سابق من هذا العام، اعتمدت وكالة الفضاء الأوروبية رسميًا خطط LISA، مرصد موجات الجاذبية الفضائي. سيتألف LISA من ثلاث مركبات فضائية تدور عبر الفضاء في شكل مثلث. سوف يستمع LISA إلى موجات الجاذبية دون أي ضجيج يحدث على الأرض، والذي يمكن أن يؤدي إلى تشويش البيانات التي يجمعها LIGO-Virgo-KAGRA.

لا يزال هناك 80 إشارة مهمة يحتاج الفريق إلى التدقيق فيها. لذا، هناك أيام مشوقة أمامنا لمراقبة جاذبية الكون.

أكثر: هذه الاصطدامات العنيفة يمكن أن تنتج المادة المظلمة