رجع صدى كوني محتمل
أعلن فريق بحثي دولي من الصين وإيطاليا عن ما قد يكون إنجازاً تاريخياً في الفيزياء الفلكية: الكشف الثاني المؤكد عن حدث كوني متعدد الرسائل، حيث أنتج نفس الاصطدام الكارثي موجات جاذبية وضوءاً يمكن ملاحظته من الأرض. إذا تأكد، فستمثل المراقبة المرة الثانية فقط التي يتمكن فيها العلماء من اكتشاف حدث كوني في نفس الوقت عبر قناتين مختلفتين تماماً من نظام نقل معلومات الكون.
الحدث، المعنون S241125n، وقع في 25 نوفمبر 2024. رصد شبكة LIGO-Virgo-KAGRA لمرصدات الموجات الجاذبية موجات في الزمكان متسقة مع اندماج ثقبين أسودين بكتلة مجمعة تبلغ حوالي 100 مرة من كتلة الشمس. بشكل ملحوظ——وبشكل غير متوقع——كشفت أقمار أشعة غاما عن انفجار أشعة غاما قصير (GRB) من نفس منطقة السماء بعد ثوانٍ قليلة من وصول إشارة الموجة الجاذبية.
لماذا هذا مثير للدهشة
الكشف مثير للدهشة لأن النماذج الفيزيائية الفلكية المعيارية تتنبأ بأن اندماج الثقوب السوداء يجب أن يكون غير مرئي——لا ينتج أي ضوء على الإطلاق. الثقوب السوداء لا تملك سطحاً يمكن من خلاله طرد المادة، واندماج كائنين فراغيين في الفضاء الفارغ يجب أن يسير قدماً دون إنتاج إشعاع كهرومغناطيسي.
أول حدث متعدد الرسائل، GW170817 في أغسطس 2017، تضمن اندماج نجمي نيوترون——كائنات مصنوعة من مادة فعلية يمكنها إنتاج نفاثات وانفجارات وضوء عند اصطدامها. غيرت هذه المراقبة الفيزياء الفلكية وفازت بجائزة نوبل. اعتبر اندماج الثقوب السوداء مختلفاً بشكل جذري: ظواهر جاذبية بحتة حيث يتشوه الزمكان بشكل درامي لكن لا يهرب أي فوتون.
ما الذي قد يشرح وميض أشعة غاما
تم اقتراح عدة تفسيرات نظرية لسبب قد تنتج عنه اندماج الثقب الأسود ضوءاً قابلاً للملاحظة. إحدى الفرضيات البارزة تتضمن تراكم الغاز المحيط: إذا كان الثقبان الأسودان المندمجان مغمورين في سحابة غاز كثيفة أو قرص من المادة المحيطة بثقب أسود ثالث أكثر ضخامة، قد يؤدي الاصطدام إلى إزعاج تلك المادة بما يكفي لإنتاج نفاثة من الجزيئات عالية الطاقة تولد أشعة غاما.
احتمال آخر، يُعتبر أكثر تكهناً، ينطوي على تأثيرات كمية بالقرب من أفق الحدث أو وجود جزيئات مشحونة في أحد الثقبين الأسودين أو كليهما قبل الاندماج. تفسير ثالث ينطوي على مصادفة——قد يكون انفجار أشعة غاما نشأ من مصدر غير ذي صلة تماماً كان يصادف أن يكون في نفس جزء السماء في نفس الوقت. احتمالية هذه المصادفة صغير لكنه غير معدوم.
الآثار المترتبة على فيزياء الموجات الجاذبية
إذا كانت المصادفة حقيقية وسببية، فإن الآثار المترتبة كبيرة. هذا يعني أن بعض جزء من اندماج الثقوب السوداء——ربما تلك الموجودة في بيئات معينة——تنتج فعلاً ضوءاً قابلاً للكشف. هذا سيعطي الفلكيين طريقة للتحديد الدقيق لمجرات الثقوب السوداء المندمجة، وهو حالياً مستحيل باستخدام الموجات الجاذبية وحدها لأن كواشف الموجات لا يمكنها تحديد موقع المصادر بدقة.
التحديد الدقيق سيسمح بالمراقبة اللاحقة باستخدام التلسكوبات البصرية والراديوية، مما يوسع بشكل كبير المعلومات العلمية المتاحة من كل حدث. سيسمح أيضاً بقياسات ثابت هابل——معدل توسع الكون——باستخدام اندماج الثقوب السوداء كمؤشرات مسافة مستقلة، وهي تقنية حالياً مقتصرة على اندماج نجوم النيوترون.
ثورة متعددة الرسائل
الفلك متعدد الرسائل——ممارسة ملاحظة نفس الحدث عبر أنواع إشارات مختلفة، بما في ذلك الموجات الجاذبية وضوء من جميع الأطوال الموجية والنيوترينوات——كانت واحدة من أكثر الابتكارات إنتاجية في الفيزياء الفلكية الرصدية خلال العقد الماضي. أثبت اندماج نجوم النيوترون في 2017 أن الجمع بين المعلومات من رسائل مختلفة يمكن أن يجيب على أسئلة لا يستطيع أي رسول واحد معالجتها وحده.
الكشف المحتمل عن حدث متعدد الرسائل ثانٍ من اندماج ثقب أسود سيمدد هذا النموذج إلى أكثر البيئات الجاذبية تطرفاً في الكون المرصود. ستكتشف مراصد الموجات الجاذبية المستقبلية، بما في ذلك كاشف الفضاء LISA المخطط وأدوات الجيل التالي القائمة على الأرض، اندماجات أكثر بكثير، مما قد يكشف ما إذا كانت مصادفة S241125n نادرة أم شائعة.
في انتظار التأكيد
كان فريق البحث حذراً في توصيف نتائجهم كمصادفة محتملة بدلاً من كشف مؤكد، مما يعكس معايير الأدلة الصارمة التي أرستها فيزياء الموجات الجاذبية منذ الكشف الأول في 2015. تم تقديم الورقة البحثية لمراجعة الأقران، ويتوقع أن يفحص مجتمع الموجات الجاذبية التحليل بعناية قبل رفع المصادفة إلى حالة الكشف متعدد الرسائل المؤكد.
في الوقت الحالي، S241125n يقع في حالة وسيطة رائعة——مقنعة جداً للرفض، غير مؤكدة جداً للاحتفال——تماماً حيث تميل أكثر الاكتشافات إثارة في الفيزياء إلى البدء.
هذا المقال مبني على تقارير Phys.org. اقرأ المقالة الأصلية.
