سمسون

در سال ۲۰۱۹، رصدخانه‌های لایگو و ویرگو اتفاق‌ای واقعاً شگفت را ثبت کردند: یک اتفاقات موج گرانشی که کمتر از یک‌دهم ثانیه طول کشید.

برخلاف سیگنال طویل و کشیده‌ی ناشی از ادغام معمول سیاه‌چاله‌ها در مدارهای در حال فروپاشی، آن اتفاقات زیاد تر همانند یک «صدای ناگهانی تیز» می بود. بهترین توضیحی که در آن زمان اراعه شد این می بود که دو سیاه‌چاله زمان گذر اتفاقی، در میدان گرانشی یکدیگر به‌دام افتادند و ادغام شدند. این اتفاقات با نام GW190521 شناخته شد.

اکنون گروهی از پژوهشگران چینی در مقاله‌ای تازه، گزینه‌ای زیاد شگفت‌تر را نقل کرده‌اند: پژواک برخورد دو سیاه‌چاله در جهانی دیگر که از طریق یک کرم‌چاله‌ی در حال فروپاشی به جهان ما رسیده است. به‌طور اشکار، برخورد سیاه‌چاله‌ها در همین جهان ما هم چنان توضیح برتر برای سیگنال ۲۰۱۹ به‌حساب می‌آید؛ اما تیم پژوهشگران به سرپرستی چی لای از دانشگاه آکادمی علوم چین می‌گوید شواهد حاضر آن‌قدر قطعی نیست که سناریوی کرم‌چاله را کاملاً رد کند.

اگر واقعاً پای کرم‌چاله در بین باشد، اتفاقات برخورد سیاه‌چاله‌ای GW190521 و امواج گرانشی شبیه آن نه‌تنها وجود این ساختارهای شگفت و فرضی را قبول می‌کنند، بلکه ابزار تازه‌ای برای بازدید ویژگی‌های فیزیکی‌شان به دست خواهند داد. یقیناً این یک «اگر» زیاد بزرگ است.

امواج گرانشی آشکارشدنی امروزی، چین‌وچروک‌هایی در بافت فضا-زمان می باشند که از برخورد اجرام عظیم و چگال همانند سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی پدید می‌آیند. اما فقط برخورد نهایی نیست که این امواج را تشکیل می‌کند؛ هنگامی دو سیاه‌چاله در مداری دوتایی به هم نزدیک خواهد شد، میدان‌های گرانشی‌شان نیز موج‌هایی تشکیل می‌کند که ابتدا ضعیف است و سپس با نزدیک‌تر شدنشان تحکیم می‌بشود و در نهایت آوازی رو به اوج شکل می‌گیرد.

اتفاقات GW190521 این چنین قسمت ابتدایی‌ای نداشت و با دقت به جرم تخمینی ادغام (۱۴۲ برابر جرم خورشید) باید آشکارشدنی می‌می بود. همین امر جهت شد پژوهشگران نتیجه بگیرند که سیاه‌چاله‌ها از قبل در مدار دوتایی قفل نشده بودند، بلکه زمان گذر به دام گرانش یکدیگر افتادند و یک دفعه ادغام شدند.

لای و همکارانش به گمان فرد دیگر فکر کردند: چه می‌بشود اگر جرمی که از ادغام دو سیاه‌چاله شکل گرفت، یک کرم‌چاله بوده باشد که بعداً فروپاشید و سیاه‌چاله‌ی نهایی را ساخت؟ در این صورت، تنها یک انفجار مختصر امواج گرانشی دریافت می‌کنیم، همان گونه که در داده‌ها دیده شد.

تیم پژوهشی مدلی از شکل موج گرانشی این چنین سناریویی ساخت و آن را با داده‌های لایگو و ویرگو قیاس کرد. سپس مدل ادغام استاندارد سیاه‌چاله‌ها نیز مورد قیاس قرار گرفت. نتیجه این می بود که مدل سیاه‌چاله‌های دوتایی مقداری بهتر با داده‌ها جور درمی‌آمد، اما فقط مقداری. به حرف های‌ی پژوهشگران، تا این مدت فضای کافی برای شک وجود دارد و این یعنی گمان وجود سناریوی کرم‌چاله کاملاً کنار نرفته است. در این صورت، اتفاقات GW190521 احتمالا اولین باری باشد که بشر تصویری از جهانی دیگر، فراتر از مرزهای جهان خودش، دیده است.

یقیناً این فکر بدین معنی نیست که باید فوراً اظهار کنیم کرم‌چاله‌ها واقعاً وجود دارند؛ چون این توضیح نیازمند فیزیکی زیاد شگفت و ناشناخته است. اما معنایش این است که بازدید زیاد تر در این مسیر می‌تواند مورد قیمت باشد.

بزرگ‌ترین ادغام سیاه‌چاله‌ها تا امروز، GW231123 است که جرمی با ۲۲۵ برابر جرم خورشید پدید آورد و آن هم همانند GW190521، زیاد مختصر می بود. پژوهشگران می‌گویند قیاس‌ی این رویدادها با موارد شبیه آینده می‌تواند راهی برای آزمودن فرضیه‌ها و تعیین محتمل‌ترین سناریو باشد.

مطالعه در پایگاه داده آرکایو انتشار شده است.