تذبذب الثقوب السوداء ثلاث مرات في الثانية أثبت أن أينشتاين كان على حق!

يظهر زوج من الثقوب السوداء المندمجة علامات قصوى على حركة مدارية ناتجة عن الجاذبية، أو تذبذب، كما تنبأت نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة.

إذ شوهد زوج من الثقوب السوداء يتأرجح بمعدل ثلاث مرات في الثانية أثناء اندماجهما، في مثال متطرف للتنبؤ الذي قدمته نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين والتي شوهدت بوضوح لأول مرة.

يحدث هذا التذبذب، المعروف باسم الحركة الاستباقية، عندما يتغير مدار الجسم أو دورانه ببطء مع مرور الوقت - والمثال الشائع هو عندما تبدأ قمة الغزل في الدوران بزاوية مختلفة أثناء تباطؤها. المدار المستحث بالجاذبية، نتيجة لتنبؤ النسبية العامة بأن الأجسام الثقيلة تحني الزمكان، ترى أن شكل مدار مثل هذا الجسم يتغير بمرور الوقت.

لوحظ هذا التأثير بشكل ضعيف جدًا في النجوم النيوترونية التي تدور حول بعضها البعض، لكنه كان دقيقًا لدرجة أن المدارات تتذبذب أو تتقدم فقط بمعدل بضع مرات في السنة.

الآن، لاحظ مارك هانام من جامعة كارديف بالمملكة المتحدة وزملاؤه تأثيرًا أكثر تطرفًا في زوج من الثقوب السوداء، بسبب دوران أحدهما بخمس سرعة الضوء بزاوية 90 درجة مع مداره. وأثناء اندماجها، أطلقت الثقوب السوداء موجة جاذبية، تُعرف باسم GW200129، تحمل توقيع السبق بمعدل ثلاث مرات في الثانية.

يقول هانام: "إنه أسرع بـ 10 مليارات مرة مما تم العثور عليه في القياسات السابقة، لذلك فهو حقًا النظام الأكثر تطرفًا في نظرية أينشتاين حيث يتم تشويه الزمان والمكان بطرق مجنونة تمامًا".

لتحديد المقدار المسبق، أعاد الفريق تحليل البيانات التي تم جمعها لأول مرة في عام 2020 بواسطة ثلاثة أجهزة كشف لموجات الجاذبية، ومقرها الولايات المتحدة وإيطاليا واليابان.

أهمية هذا الاكتشاف تكمن في أنّه لم يكشف تحليل سابق عن أي حركة مسبقة، ولكن باستخدام نموذج أكثر تقدمًا لحساب مصادر الضوضاء في البيانات، وجد هانام وفريقه أن أفضل طريقة لشرح الإشارة كانت باستخدام أحد الثقوب السوداء، والذي يدور عند الحد الأعلى تقريبًا الذي يسمح به النسبية العامة، مما تسبب في دوران مدار النظام.