في مايو 2023، بعد وقت قصير من عودة مرصد LIGO (مرصد موجات الجاذبية للتداخل الليزري) لإجراء الجولة الرابعة من عمليات الرصد، اكتشف جسمًا غريبًا. إشارة موجة الجاذبية من الاصطدام من جسم ما، على الأرجح نجم نيوتروني، مع وجود ثقب أسود مشتبه به يمتلك كتلة تبلغ 2.5 إلى 4.5 مرة أكبر من كتلة شمسنا.
هذه الإشارة، التي تسمى GW230529، مثيرة للاهتمام للباحثين لأن كتلة الثقب الأسود المرشح تقع ضمن ما يسمى بفجوة الكتلة بين أثقل النجوم النيوترونية المعروفة، والتي تزيد قليلاً عن كتلتين شمسيتين، وأخف الثقوب السوداء المعروفة، والتي تبلغ حوالي خمس كتل شمسية. وفي حين أن إشارة موجة الجاذبية وحدها لا تستطيع الكشف عن الطبيعة الحقيقية لهذا الجسم، فإن الاكتشافات المستقبلية لأحداث مماثلة، خاصة تلك المصحوبة بدفقات من الضوء، يمكن أن تحمل المفتاح للإجابة على سؤال حول كيف يمكن أن تكون الثقوب السوداء خفيفة الوزن.
تُظهر الصورة اندماج واندماج ثقب أسود ذو فجوة كتلة منخفضة (سطح رمادي غامق) مع نجم نيوتروني (تشوه بشكل كبير بسبب جاذبية الثقب الأسود). هذه الصورة الثابتة من محاكاة الاندماج تسلط الضوء فقط على المكونات ذات الكثافة المنخفضة للنجم النيوتروني، والتي تتراوح من 60 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب (أزرق داكن) إلى 600 كيلوجرام لكل سنتيمتر مكعب (أبيض). ويسلط شكله الضوء على التشوهات القوية للمادة منخفضة الكثافة للنجم النيوتروني. حقوق الصورة: إيفان ماركين، تيم ديتريش (جامعة بوتسدام)، هارالد بول فايفر، أليساندرا بونانو (معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية)
تقول جين دريجرز (دكتوراه 15)، العالمة الرئيسية في مجال الكشف في مرصد ليغو هانفورد في واشنطن: "توضح النتائج الأخيرة القدرة العلمية المثيرة للإعجاب لشبكة كاشف موجات الجاذبية، والتي أصبحت أكثر حساسية بكثير مما كانت عليه في جولة الرصد الثالثة". أحد المنشأتين، إلى جانب مرصد LIGO Livingston في لويزيانا، اللذان يشكلان مرصد LIGO.
LIGO صنع التاريخ في عام 2015 بعد إجراء أول كشف مباشر لموجات الجاذبية في الفضاء. ومنذ ذلك الحين، اكتشف مرصد LIGO وشريكه الكاشف في أوروبا، Virgo، ما يقرب من 100 اندماج بين الثقوب السوداء، وحفنة بين النجوم النيوترونية، وكذلك اندماجات بين النجوم النيوترونية والثقوب السوداء. انضم الكاشف الياباني KAGRA إلى شبكة موجات الجاذبية في عام 2019، ويُعرف فريق العلماء الذين يقومون بتحليل البيانات من أجهزة الكشف الثلاثة بشكل جماعي باسم تعاون LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). يتم تمويل مراصد LIGO من قبل مؤسسة العلوم الوطنية (NSF)، وقد تم تصميمها وبناؤها وتشغيلها من قبل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
وتشير النتائج الأخيرة أيضًا إلى أن الاصطدامات التي تنطوي على ثقوب سوداء خفيفة الوزن قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا.
يقول جيس ماكيفر: "يكشف هذا الاكتشاف، وهو أول نتائجنا المثيرة من الجولة الرابعة لرصد LIGO-Virgo-KAGRA، أنه قد يكون هناك معدل أعلى من الاصطدامات المماثلة بين النجوم النيوترونية والثقوب السوداء منخفضة الكتلة عما كنا نعتقد سابقًا". أستاذ مساعد في جامعة كولومبيا البريطانية، ونائب المتحدث باسم منظمة LIGO العلمية، وزميل ما بعد الدكتوراه السابق في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
قبل حدث GW230529، تم تحديد جسم آخر مثير للاهتمام مرشح للفجوة الجماعية. في هذا الحدث، الذي وقع في أغسطس 2019 والمعروف باسم GW190814، أ تم العثور على جسم مضغوط كتلته 2.6 كتلة شمسية كجزء من الاصطدام الكوني، لكن العلماء غير متأكدين مما إذا كان نجمًا نيوترونيًا أم ثقبًا أسود.
بعد فترة استراحة للصيانة والتحديث، سيتم استئناف عملية المراقبة الرابعة للكاشفات في 10 أبريل 2024، وستستمر حتى فبراير 2025.
كتبها ويتني كلافين
المصدر معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
