کشف، عصر جدیدی را در نجوم آغاز می‌کند

Phát hiện mở ra kỷ nguyên mới trong thiên văn học - 1 — چپ: فیزیکدان آلبرت انیشتین، راست: آقای کارل ناکس - متخصص فناوری خلاق و تجسم علمی ، دانشگاه فناوری سوینبرن، استرالیا.

آن اولین کشف امواج گرانشی بود. این کشف، پیش‌بینی کلیدی نظریه نسبیت عام انیشتین را اثبات کرد. اکنون، کشف جدیدی از امواج گرانشی، نظریه استیون هاوکینگ - یکی دیگر از "غول‌های" حوزه نجوم - را تأیید کرده است.

امواج گرانشی چیستند؟

امواج گرانشی «ریزش‌هایی» در بافت فضا-زمان هستند که با سرعت نور حرکت می‌کنند. آن‌ها توسط اجرام عظیمی که با سرعت بسیار زیادی شتاب می‌گیرند، مانند برخورد سیاه‌چاله‌ها یا ادغام بقایای ستاره‌ای عظیم به نام ستاره‌های نوترونی، ایجاد می‌شوند.

این امواج که در کیهان منتشر می‌شوند، اولین بار در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ توسط دو آشکارساز رصدخانه موج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (LIGO) در ایالات متحده، به طور مستقیم مشاهده شدند.

آن سیگنال اول که GW150914 نام دارد، از برخورد دو سیاه‌چاله که هر کدام بیش از 30 برابر جرم خورشید و بیش از یک میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند، ناشی شد.

این اولین مدرک مستقیم از امواج گرانشی بود، همانطور که ۱۰۰ سال قبل توسط نظریه نسبیت انیشتین پیش‌بینی شده بود. برای این کشف، سه دانشمند به نام‌های راینر وایس، بری باریش و کیپ تورن جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۷ را دریافت کردند.

شبیه‌سازی، امواج گرانشی ایجاد شده توسط دو سیاه‌چاله که به دور یکدیگر می‌چرخند را نشان می‌دهد ( ویدئو : MPI).

صدها سیگنال در کمتر از یک دهه

از سال ۲۰۱۵، بیش از ۳۰۰ موج گرانشی توسط LIGO، به همراه آشکارسازهای Virgo ایتالیایی و KAGRA ژاپنی مشاهده شده است.

همین چند هفته پیش، گروه بین‌المللی LIGO/Virgo/KAGRA آخرین نتایج چهارمین رصد خود را اعلام کرد که تعداد امواج گرانشی شناخته شده را بیش از دو برابر افزایش می‌دهد.

ده سال پس از اولین کشف، یک همکاری بین‌المللی شامل دانشمندان استرالیایی از مرکز کشف امواج گرانشی شورای تحقیقات استرالیا (OzGrav) اخیراً سیگنال موج گرانشی جدیدی به نام GW250114 را اعلام کرده است.

این سیگنال یک کپی تقریباً بی‌نقص از اولین سیگنال موج گرانشی است که با کد GW150914 شناخته می‌شود.

Phát hiện mở ra kỷ nguyên mới trong thiên văn học - 2 — موج گرانشی مشاهده شده GW250114 (LVK 2025). داده‌های رصدی با رنگ خاکستری روشن نشان داده شده‌اند. منحنی آبی صاف، بهترین مدل موج نظری برازش شده را نشان می‌دهد که تطابق بسیار خوبی با سیگنال مشاهده شده نشان می‌دهد.

برخورد سیاه‌چاله‌ای که GW250114 را تولید کرد، خواص فیزیکی بسیار مشابهی با GW150914 دارد. با این حال، به لطف ارتقاء قابل توجه آشکارسازهای امواج گرانشی در طول دهه گذشته، سیگنال جدید بسیار واضح‌تر (تقریباً چهار برابر قوی‌تر از GW150914) مشاهده شد.

نکته جالب این است که به ما اجازه می‌دهد ایده‌های یک فیزیکدان پیشگام دیگر را آزمایش کنیم. او استیون هاوکینگ است.

هاوکینگ هم درست می‌گفت.

بیش از ۵۰ سال پیش، فیزیکدانان استیون هاوکینگ و یاکوب بکنشتاین مجموعه‌ای از قوانین را برای توصیف سیاه‌چاله‌ها تدوین کردند.

قانون دوم هاوکینگ در مورد مکانیک سیاهچاله‌ها، که با نام قضیه مساحت هاوکینگ نیز شناخته می‌شود، بیان می‌کند که مساحت افق رویداد یک سیاهچاله باید همواره افزایش یابد. به عبارت دیگر، سیاهچاله‌ها نمی‌توانند فرو بریزند.

در همین حال، بکنشتاین نشان داد که مساحت یک سیاه‌چاله ارتباط مستقیمی با آنتروپی (یا بی‌نظمی) آن دارد. قانون دوم ترمودینامیک به ما می‌گوید که آنتروپی همیشه باید افزایش یابد: جهان همیشه در حال بی‌نظمی‌تر شدن است. از آنجایی که آنتروپی یک سیاه‌چاله نیز باید با گذشت زمان افزایش یابد، این به ما می‌گوید که مساحت آن نیز باید افزایش یابد.

چگونه می‌توانیم این ایده‌ها را آزمایش کنیم؟ به نظر می‌رسد که برخورد بین سیاه‌چاله‌ها ابزار کاملی است. دقت اندازه‌گیری جدید به دانشمندان این امکان را می‌دهد که دقیق‌ترین آزمایش قضیه مساحت هاوکینگ تا به امروز را انجام دهند.

آزمایش‌های قبلی با استفاده از اولین آشکارسازی، GW15091، نشان می‌داد که این سیگنال با قانون هاوکینگ سازگار است، اما نمی‌توانستند آن را با قطعیت تأیید کنند.

سیاه‌چاله‌ها اجرام شگفت‌انگیزی هستند. مساحت افق یک سیاه‌چاله به جرم و چرخش آن بستگی دارد، تنها پارامترهای مورد نیاز برای توصیف یک سیاه‌چاله نجومی. در عوض، جرم و چرخش، شکل امواج گرانشی را تعیین می‌کنند.

دانشمندان با اندازه‌گیری جداگانه جرم و چرخش جفت سیاه‌چاله‌های ورودی و مقایسه آنها با جرم و چرخش سیاه‌چاله نهایی باقی‌مانده پس از برخورد، توانستند مساحت دو سیاه‌چاله برخوردکننده را با مساحت سیاه‌چاله نهایی مقایسه کنند.

داده‌ها تطابق بسیار خوبی با پیش‌بینی نظری مبنی بر افزایش مساحت نشان می‌دهند که قویاً از قانون هاوکینگ پشتیبانی می‌کند.

مشاهدات آینده امواج گرانشی به ما این امکان را می‌دهد که نظریه‌های علمی عجیب و غریب‌تری را آزمایش کنیم و شاید حتی ماهیت اجزای گمشده جهان، ماده تاریک و انرژی تاریک را بررسی کنیم.

منبع: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm