مهم آشکار ساز LIGO باز هم موفق شد: شناسایی دومین برخورد سیاهچاله و تولید امواج گرانشی

دو آشکارساز امواج گرانشی LIGO در هانفورد واشنگتون و لیوینگستون لوئیزیانا، دومین سیگنال قوی از دو سیاهچاله که با چرخش به دور هم ادغام شده  و به یک سیاهچاله تبدیل گردیده اند را کشف کرد.

این رخداد که GW151226 نام گرفته است در ۲۶ دسامبر ۲۰۱۵ در ساعت ۰۳:۳۸:۵۳ به وقت گرینویچ دیده شد.

مانند اولین آشکارسازی LIGO، امواج گرانشی چند دقیقه بعد از عبور شناسایی شد. مطالعه دقیق ابزار و محیط اطراف رصدخانه ها، نشان داد سیگنال دیده شده توسط دو آشکارساز دقیقا از سیاهچاله هایی دور آمده اند؛ سیاهچاله هایی که در فاصله ۱.۴ میلیارد سال نوری از ما هستند. همچنین دومین آشکار سازی امواج گرانشی با اولین رصد LIGO در موارد مهمی تفاوت دارد.

1- این موج گرانشی تقریبا در یک زمان به دو آشکارساز رسید، این موضوع نشان می دهد که منبع در حلقه ای بین راه دو آشکار ساز قرار دارد. با دانستن الگوی حساسیت آشکارساز، می توانیم مشخص کنیم که منبع کمی بیشتر بالای سر یا پایین پای ما است. با دو آشکار ساز بیش از این نمی توان متمرکز شد. در اولین آشکارسازی LIGO (GW150914 در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵) موج از جنوب غربی ابتدا به آشکارساز لوئیزیانا و بعد واشنگتون رسید.

2- ادغام سیاهچاله ها در روز ۲۶ دسامبر ۲۰۱۵ جرم کمتری (۱۴ و ۸ برابر خورشید) نسبت به سیاهچاله های اولین رصد GW150914 (۳۶ و ۲۹ برابرخورشید) داشت. این موضوع باعث شد سیگنال ضعیف تر از GW150914 باشد؛ هنگامی که سیاهچاله های سبک تر با هم ادغام شدند، سیگنال آنها به فرکانس بالاتر انتقال پیدا کرد تا به باند حساسیت LIGO برسد. این موضوع به دانشمندان اجازه داد تا حلقه های بیشتری از اولین آشکارسازی را رصد کنند، حدود ۲۷ حلقه در حدود یک ثانیه. ترکیب این دو عامل (جرم کمتر و رصد حلقه های بیشتر) به LIGO در شناسایی امواج ضعیف تر کمک کرد. همچنین این ها به دانشمندان اجازه داد تا نتایج را با نسبیت عام مقایسه کنند. توجه: سیگنال ها کاملا با تئوری انیشتین سازگار است.

3- و مهم ترین نکته؛ رویداد ۲۶ دسامبر نشان داد که یکی از سیاهچاله های اولیه مانند فرفره می چرخد! و اولین بار است که LIGO می تواند با اعتماد کامل این موضوع را بیان کند. سیاهچاله چرخان تاریخچه متفاوتی دارد؛ برای مثال ممکن است این سیاهچاله مواد یک ستاره را قبل یا بعد از رمبش (از ستاره به سیاهچاله)، بلعیده باشد و روند چرخش آغاز شده است.

با این دو آشکارسازی تایید شده به همراه سومین آشکارسازی احتمالی که در اکتبر ۲۰۱۵ اتفاق افتاده (پیشنویس مقاله درباره سیاهچاله های دوتایی را می توانید در اینجا ببینید)، ما می توانیم تخمینی از تعداد برخورد سیاهچاله ها را در جهان بدست آوریم؛ این بار نه در تئوری، بلکه در رصد های واقعی. البته با این تعداد کم سیگنال، تخمین ما بسیار عدم قطعیت دارد، اما بهترین تخمین در حال حاضر بین ۹ تا ۲۴۰ ادغام سیاهچاله دوتایی در یک گیگا پارسک مکعب در هر سال است؛ یا یک رخداد در ۱۰ سال در حجم ۱۰ تریلیون برابر کهکشان راه شیری! خوشبختانه در چند ماه گذشته آشکار ساز پیشرفته LIGO به اندازه کافی حساس بود تا اعماق کیهان را بررسی کند و یک روخداد در هر دو ماه را ببیند.

بازه رصد بعدی در پاییز ۲۰۱۶ آغاز می شود. با تقویت حساسیت، دانشمندان انتظار دارند که ادغام سیاهچاله های بیشتری را ببینند و ممکن است امواج گرانشی از منابع دیگر نیز شناسایی شود؛ مانند دوتایی ستاره نوترونی.

داده های LIGO به صورت عمومی منتشر می شود. این سیاست اجازه می دهد تا دیگران بتوانند نیز داده ها را تجزیه و تحلیل کنند و در نتیجه دانشمندان LIGO مطمئن می شوند که موردی را از دست نداده اند؛ به این ترتیب این امید وجود دارد که دیگران نیز رخداد های جالبی را کشف کنند. داده ها در مرکز علوم LIGO به اشتراک گذاشته می شود.

منبع: www.ligo.caltech.edu