أعلن علماء الفلك في جميع أنحاء العالم يوم الخميس أنهم عثروا على أول دليل على شكل موجة ثقالية طويلة المدى تخلق “همهمة خلفية” في جميع أنحاء الكون.
تم الترحيب بهذا الاختراق – الذي حققه مئات العلماء باستخدام التلسكوبات الراديوية في أمريكا الشمالية وأوروبا والصين والهند وأستراليا بعد سنوات من العمل – باعتباره معلمًا رئيسيًا يفتح نافذة جديدة على الكون.
أول ما تنبأ به ألبرت أينشتاين منذ أكثر من قرن من الزمان أن موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الكون تنتقل عبر كل شيء بسرعة الضوء دون عوائق تقريبًا.
لم يتم تأكيد وجودهم حتى عام 2015 ، عندما اكتشفت المراصد الأمريكية والإيطالية موجات الجاذبية الأولى الناتجة عن اصطدام ثقبين أسودين.
هذه الموجات “عالية التردد” هي نتيجة حدث عنيف واحد يرسل انفجارًا قويًا وقصيرًا ومتموجًا نحو الأرض.
لكن على مدى عقود ، ظل العلماء يبحثون عن موجات جاذبية منخفضة التردد ، يُعتقد أنها تتدحرج باستمرار في الفضاء مثل ضوضاء الخلفية.
وبتوحيد الجهود تحت راية الاتحاد الدولي لمصفوفة توقيت النجوم النابضة ، كشف العلماء العاملون على أجهزة كشف موجات الجاذبية في عدة قارات يوم الخميس أنهم وجدوا أخيرًا دليلًا قويًا على مثل هذه الموجات في الخلفية.
وقال مايكل كيث من مصفوفة توقيت النجوم النابضة الأوروبية لوكالة فرانس برس “نحن نعلم الآن أن الكون تغمره موجات الجاذبية”.
عرض فني لشبكة من النجوم النابضة متأثرة بتموجات الجاذبية الناتجة عن ثقب أسود فائق الكتلة في مجرة بعيدة. (تعاون Aurore Simonnet / NANOGrav / منشور عبر REUTERS)
عندما تنتقل موجات الجاذبية عبر الفضاء ، فإنها تضغط بمهارة شديدة وتمدد كل شيء تمر من خلاله.
للعثور على دليل على هذا الانضغاط والتمدد عند الترددات المنخفضة ، قام علماء الفلك بفحص النجوم النابضة ، وهي النوى الميتة للنجوم التي انفجرت إلى مستعرات أعظم.
يدور البعض مئات المرات في الثانية ، ويومض حزم من موجات الراديو على فترات منتظمة للغاية ، مثل المنارات الكونية.
وقال كيث إن هذا يعني أنها يمكن أن تكون بمثابة “ساعة دقيقة للغاية”.
للبحث الجديد ، كانت التلسكوبات الراديوية حول العالم تستهدف ما مجموعه 115 نجمًا نابضًا عبر مجرة درب التبانة بأكملها.
قام العلماء بعد ذلك بقياس الفروق الصغيرة بشكل لا يصدق في توقيت النبضات ، بحثًا عن علامات منبهة لموجات الجاذبية.
قال عالم الفيزياء الفلكية الفرنسي أنطوان بيتيتو إنهم تمكنوا من “اكتشاف التغيرات التي تقل عن جزء من المليون من الثانية على مدى أكثر من 20 عامًا”.
قالت مورا ماكلولين من شركة Pulsar Search Collaboratory الأمريكية إنها “دهشت” بعد رؤية أدلة على الأمواج لأول مرة في عام 2020.
وقالت في مؤتمر صحفي “لقد كانت حقا لحظة سحرية”.
قال العلماء إن الأدلة المبكرة كانت متوافقة مع نظرية النسبية لأينشتاين وفهم العلم الحالي للكون.
لكنهم شددوا على أنهم لم “يكتشفوا” الأمواج بعد بشكل قاطع ، لأنها لم تصل إلى مستوى اليقين الخمسة في المعيار الذهبي. خمسة سيجما تشير إلى أن هناك فرصة واحدة من بين المليون أن شيئًا ما هو صدفة إحصائية.
قال كيث: “نحن نفتقر إلى الهدف بشكل محبط” ، مضيفًا أن هناك فرصة بنسبة 99٪ في أن تشير الأدلة إلى موجات الجاذبية.
نشرت كل دولة أو مجموعة اتحاد أبحاثهم بشكل منفصل في سلسلة من المجلات.
قال ستيف تيلور ، رئيس مرصد NANOGrav لموجات الجاذبية في أمريكا الشمالية ، إنه بمجرد دمج جميع البيانات ، يمكن الوصول إلى علامة سيجما الخمسة في غضون عام أو عامين.
النظرية الرئيسية هي أن الموجات تأتي من أزواج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات المندمجة ببطء.
على عكس تلك التي تسببت في موجات الجاذبية المكتشفة سابقًا ، فإن هذه الثقوب السوداء تكاد تكون ضخمة بشكل لا يصدق – وأحيانًا أكبر بمليارات المرات من الشمس.
وقال دانييل ريردون ، عضو في مصفوفة توقيت باركس بولسار الأسترالية ، لوكالة فرانس برس إنه إذا تأكدت الموجات ستكون “مجموع كل الأنظمة الثنائية للثقوب السوداء الهائلة التي تدور حول بعضها البعض في قلب المجرات في كل مكان في الكون”.
قال كيث إن “طنين الخلفية لكل هذه الثقوب السوداء” كان “مثل الجلوس في مطعم صاخب وسماع كل هؤلاء الناس يتحدثون”.
نظرية أخرى هي أن موجات الجاذبية يمكن أن تأتي من التوسع السريع الذي حدث في الثانية بعد الانفجار العظيم ، وهي فترة تسمى التضخم الكوني والتي يخفيها العلماء عن الأنظار.
وقال كيث إن المجرات بين الأرض والانفجار العظيم من المحتمل أن “تغرق” مثل هذه الموجات.
لكن العلماء قالوا إن موجات الجاذبية منخفضة التردد يمكن أن تخبرنا المزيد عن هذا التوسع المبكر في المستقبل وربما تلقي الضوء على لغز المادة المظلمة.
يمكن أن يساعدهم أيضًا على فهم كيفية تشكل الثقوب السوداء والمجرات وتطورها بشكل أفضل.
