תגלית פותחת עידן חדש באסטרונומיה

Phát hiện mở ra kỷ nguyên mới trong thiên văn học - 1 — משמאל: הפיזיקאי אלברט איינשטיין, מימין: מר קרל נוקס - מומחה לטכנולוגיה יצירתית וויזואליזציה מדעית , אוניברסיטת סווינבורן לטכנולוגיה, אוסטרליה.

זו הייתה התגלית הראשונה של גלי כבידה. היא הוכיחה ניבוי מרכזי של תורת היחסות הכללית של איינשטיין. כעת, תגלית חדשה של גלי כבידה אימתה תיאוריה של סטיבן הוקינג - "ענק" נוסף בתחום האסטרונומיה.

מהם גלי כבידה?

גלי כבידה הם "גלים" במארג המרחב-זמן הנעים במהירות האור. הם נוצרים על ידי עצמים מסיביים המואצים במהירות רבה, כגון התנגשויות של חורים שחורים או מיזוג של שרידי כוכבים מסיביים הנקראים כוכבי נויטרונים.

אדוות אלו המתפשטות ברחבי היקום נצפו לראשונה ישירות ב-14 בספטמבר 2015, על ידי שני גלאים של מצפה הכבידה של לייזר אינטרפרומטר (LIGO) בארה"ב.

האות הראשון, שנקרא GW150914, הגיע מהתנגשות של שני חורים שחורים, שכל אחד מהם גדול מפי 30 ממסת השמש ובמרחק של יותר ממיליארד שנות אור מכדור הארץ.

זו הייתה העדות הישירה הראשונה לגלי כבידה, כפי שחזה תורת היחסות של איינשטיין 100 שנה קודם לכן. על תגלית זו, שלושה מדענים ריינר וייס, בארי באריש וקיפ תורן זכו בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2017.

סימולציה מראה גלי כבידה שנוצרים על ידי שני חורים שחורים המקיפים זה את זה ( וידאו : MPI).

מאות אותות בפחות מעשור

מאז 2015, נצפו יותר מ-300 גלי כבידה על ידי LIGO, יחד עם גלאי Virgo האיטלקי ו-KAGRA היפני.

רק לפני מספר שבועות, שיתוף הפעולה הבינלאומי LIGO/Virgo/KAGRA הכריז על התוצאות האחרונות מהתצפית הרביעית שלו, שהכפילו יותר ממספר גלי הכבידה הידועים.

עשר שנים לאחר התגלית הראשונה, שיתוף פעולה בינלאומי הכולל מדענים אוסטרלים ממרכז גילוי גלי כבידה (OzGrav) של מועצת המחקר האוסטרלית הכריז לאחרונה על אות גל כבידה חדש, GW250114.

אות זה הוא העתק כמעט מושלם של אות גל הכבידה הראשון, המקודד GW150914.

Phát hiện mở ra kỷ nguyên mới trong thiên văn học - 2 — גל כבידה שנצפה GW250114 (LVK 2025). נתוני התצפית מוצגים באפור בהיר. העקומה הכחולה החלקה מייצגת את מודל צורת הגל התאורטית המתאים ביותר, אשר מראה התאמה מצוינת עם האות שנצפה.

להתנגשות החורים השחורים שיצרה את GW250114 יש תכונות פיזיקליות דומות מאוד לאלו של GW150914. עם זאת, הודות לשדרוגים משמעותיים בגלאי גלי כבידה בעשור האחרון, האות החדש נראה בצורה ברורה הרבה יותר (כמעט פי ארבעה חזק יותר מ-GW150914).

מה שמעניין הוא שזה מאפשר לנו לבחון את הרעיונות של פיזיקאי חלוץ אחר. זהו סטיבן הוקינג.

גם הוקינג צדק.

לפני יותר מ-50 שנה, הפיזיקאים סטיבן הוקינג וג'ייקוב בקנשטיין ניסחו מערכת של חוקים המתארים חורים שחורים.

החוק השני של הוקינג למכניקת חורים שחורים, המכונה גם משפט השטח של הוקינג, קובע ששטח אופק האירועים של חור שחור חייב תמיד לגדול. במילים אחרות, חורים שחורים אינם יכולים לקרוס.

בינתיים, בקנשטיין הראה ששטחו של חור שחור קשור ישירות לאנטרופיה (או אי-הסדר) שלו. החוק השני של התרמודינמיקה אומר לנו שהאנטרופיה חייבת תמיד לעלות: היקום תמיד הופך להיות יותר ויותר לא מסודר. מכיוון שהאנטרופיה של חור שחור חייבת גם לעלות עם הזמן, זה אומר לנו שגם שטחו חייב לעלות.

כיצד נוכל לבחון את הרעיונות הללו? מתברר שהתנגשויות בין חורים שחורים הן הכלי המושלם. הדיוק של המדידה החדשה מאפשר למדענים לבצע את הבדיקה המדויקת ביותר של משפט השטח של הוקינג עד כה.

ניסויים קודמים שהשתמשו בגילוי הראשון, GW15091, הציעו שהאות עולה בקנה אחד עם חוק הוקינג, אך לא יכלו לאשר זאת בוודאות.

חורים שחורים הם עצמים פשוטים באופן מפתיע. שטח האופק של חור שחור תלוי במסה ובסיבוב שלו, הפרמטרים היחידים הדרושים לתיאור חור שחור אסטרונומי. בתורם, מסה וסיבוב קובעים את צורת גלי הכבידה.

על ידי מדידה נפרדת של המסות והסיבובים של זוג החורים השחורים הנכנסים, והשוואתם למסה ולסיבוב של החור השחור האחרון שנותרו לאחר ההתנגשות, הצליחו מדענים להשוות את שטח שני החורים השחורים המתנגשים לשטח החור השחור האחרון.

הנתונים מראים התאמה מצוינת עם התחזית התאורטית שהשטח אמור לגדול, דבר התומך מאוד בחוק הוקינג.

תצפיות עתידיות על גלי כבידה יאפשרו לנו לבחון תיאוריות מדעיות אקזוטיות יותר, ואולי אף לחקור את טבעם של המרכיבים החסרים ביקום, חומר אפל ואנרגיה אפלה.

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