في 11 فبراير 2016 ، أعلن العلماء في مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) عن الكشف الأول عن موجات الجاذبية. هذا التطور ، الذي أكد تنبّؤًا بنظرية آينشتاين للنسبية العامة منذ قرن مضى ، فتح آفاقًا جديدة للبحث لعلماء الكون والفيزيائيين الفلكيين. ومنذ ذلك الوقت ، تم إجراء المزيد من الاكتشافات ، قيل أنها كلها نتيجة لدمج الثقوب السوداء.
تم الكشف الأخير في 14 أغسطس 2017 ، عندما رصدت ثلاث مراصد - متقدمة LIGO وكاشفات العذراء المتقدمة - في نفس الوقت موجات الجاذبية الناتجة عن دمج الثقوب السوداء. كانت هذه هي المرة الأولى التي تم فيها اكتشاف موجات الجاذبية من قبل ثلاث منشآت مختلفة من جميع أنحاء العالم ، وبالتالي الدخول في حقبة جديدة من الأبحاث المرتبطة بالشبكة العالمية في هذه الظاهرة الكونية.
تم نشر الدراسة التي قامت بتفصيل هذه الملاحظات مؤخرًا عبر الإنترنت من قبل شركة LIGO Scientific Collaboration و Virgo Collaboration. تحت عنوان "GW170814: ملاحظة ثلاثية للكشف عن موجات الجاذبية من الثقب الأسود الثنائي" ، تم قبول هذه الدراسة للنشر في المجلة العلمية رسائل المراجعة البدنية.
تمت ملاحظة الحدث ، المسمى GW170814 ، في الساعة 10:30:43 UTC (06:30:43 بتوقيت شرق الولايات المتحدة ؛ 03:30:43 بتوقيت المحيط الهادئ) في 14 أغسطس 2017. تم الكشف عن الحدث من قبل اثنين من LIGO التابع لمؤسسة العلوم الوطنية أجهزة الكشف (الموجودة في ليفينغستون ، لويزيانا ، وهانفورد ، واشنطن) وكاشف العذراء الموجود بالقرب من بيزا ، إيطاليا - والذي يتم صيانته من قبل المركز الوطني للبحث العلمي (CNRS) والمعهد الوطني للفيزياء النووية (INFN).
على الرغم من أنها ليست المرة الأولى التي يتم فيها الكشف عن موجات الجاذبية ، كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف حدث من قبل ثلاث مراصد في وقت واحد. كما قالت فرانس كوردوفا ، مديرة NSF ، في بيان صحفي حديث لـ LIGO:
"قبل أكثر من عام ونصف بقليل ، أعلنت NSF أن مرصد موجات التداخل بالليزر الخاص بجهاز التداخل بالليزر قد حقق أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية ، والتي نتجت عن اصطدام ثقبين أسودين في مجرة تبعد مليار سنة ضوئية. يسعدنا اليوم أن نعلن عن أول اكتشاف تم في شراكة بين مرصد العذراء لموجات الجاذبية والتعاون العلمي LIGO ، وهي المرة الأولى التي يتم فيها رصد كشف الجاذبية من قبل هذه المراصد ، التي تقع على بعد آلاف الأميال. هذه علامة فارقة مثيرة في الجهود العلمية الدولية المتزايدة لفتح أسرار الكون. "
استنادًا إلى الموجات المكتشفة ، تمكن التعاون العلمي LIGO (LSC) وتعاون Virgo من تحديد نوع الحدث ، بالإضافة إلى كتلة الأشياء المعنية. وفقًا لدراستهم ، تم إطلاق الحدث بدمج ثقبين أسودين - كانا 31 و 25 كتلة شمسية ، على التوالي. استغرق الحدث حوالي 1.8 مليار سنة ضوئية من الأرض ، وأسفر عن تكوين ثقب أسود دوار مع حوالي 53 كتلة شمسية.
ما يعنيه هذا هو أن حوالي ثلاث كتل شمسية تم تحويلها إلى طاقة موجة جاذبية أثناء الاندماج ، والتي تم اكتشافها بعد ذلك بواسطة LIGO و Virgo. على الرغم من كونه مثيرًا للإعجاب من تلقاء نفسه ، إلا أن هذا الاكتشاف الأخير هو مجرد تذوق لما يمكن أن تقوم به كاشفات الجاذبية مثل تعاونات LIGO و Virgo الآن بعد أن دخلت مراحلها المتقدمة ، والتعاون مع بعضها البعض.
يعد كل من Advanced LIGO و Advanced Virgo من الجيل الثاني من كاشفات موجات الجاذبية التي استحوذت على الأجهزة السابقة. جمعت مرافق LIGO ، التي تم تصميمها وبناؤها وتشغيلها من قبل Caltech و MIT ، البيانات دون جدوى بين عامي 2002 و 2010. ومع ذلك ، اعتبارًا من سبتمبر 2015 ، دخلت Advanced LIGO إلى الإنترنت وبدأت في إجراء عمليتي مراقبة - O1 و O2.
وفي الوقت نفسه ، أجرى كاشف العذراء الأصلي ملاحظات بين 2003 وأكتوبر 2011 ، مرة أخرى دون جدوى. بحلول فبراير من عام 2017 ، بدأ دمج كاشف العذراء المتقدم ، وبدأت الأجهزة في الاتصال بالإنترنت بحلول أبريل التالي. في عام 2007 ، شاركت Virgo و LIGO أيضًا في مشاركة وتحليل البيانات المسجلة بواسطة أجهزة الكشف الخاصة بها.
في أغسطس من عام 2017 ، انضم كاشف العذراء إلى O2 ، وتم إجراء أول اكتشاف متزامن على الإطلاق في 14 أغسطس ، مع جمع البيانات من قبل جميع أدوات LIGO و Virgo الثلاثة. كما أشار المتحدث باسم LSC ديفيد شوميكر - باحث بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) - فإن هذا الكشف هو الأول من العديد من الأحداث المتوقعة.
وقال: "هذه مجرد بداية للملاحظات مع تمكين الشبكة من قبل Virgo و LIGO للعمل معًا". "مع التخطيط لعملية المراقبة التالية لخريف 2018 ، يمكننا توقع مثل هذه الاكتشافات أسبوعيًا أو حتى في كثير من الأحيان."
لن يعني هذا فقط أن العلماء لديهم لقطة أفضل للكشف عن الأحداث المستقبلية ، ولكن سيكونون أيضًا قادرين على تحديدها بدقة أكبر بكثير. في الواقع ، من المتوقع أن يؤدي الانتقال من شبكة كاشفات ثنائية إلى ثلاثة كاشفات إلى زيادة احتمالية تحديد مصدر GW170814 بمصنّع من 20. وتبلغ مساحة السماء لـ GW170814 60 درجة مربعة فقط - أصغر بعشر مرات من مع بيانات من مقاييس التداخل LIGO وحدها.
بالإضافة إلى ذلك ، استفادت هذه الشراكة أيضًا من دقة قياس المسافة إلى المصدر. كما أوضحت لورا كادوناتي ، أستاذة جورجيا للتكنولوجيا ونائب المتحدث باسم LSC:
"ستتيح هذه الدقة المتزايدة للمجتمع الفيزيائي الفلكي بأكمله تحقيق اكتشافات أكثر إثارة في نهاية المطاف ، بما في ذلك الملاحظات متعددة الرسائل. تتيح منطقة البحث الأصغر متابعة المتابعة باستخدام التلسكوبات والأقمار الصناعية للأحداث الكونية التي تنتج موجات الجاذبية وانبعاثات الضوء ، مثل اصطدام النجوم النيوترونية. "
في النهاية ، سيسمح جلب المزيد من الكواشف إلى شبكة موجات الجاذبية أيضًا باختبار أكثر تفصيلاً لنظرية النسبية العامة لأينشتاين. كما أشاد المدير التنفيذي لمختبر ليجو ديفيد إتش. ريتز من شركة Caltech بالشراكة الجديدة وما سيسمح به.
وقال: "مع هذا الاكتشاف المشترك الأول من قبل أجهزة كشف LIGO المتقدمة و Virgo ، خطونا خطوة أخرى نحو الكون الموجي للجاذبية". "يقدم Virgo قدرة جديدة قوية على اكتشاف مصادر موجات الجاذبية وتحديد موقعها بشكل أفضل ، وهي واحدة ستؤدي بلا شك إلى نتائج مثيرة وغير متوقعة في المستقبل".
تعد دراسة موجات الجاذبية شهادة على القدرة المتزايدة للفرق العلمية في العالم وعلم قياس التداخل. لعقود ، كان وجود موجات الجاذبية مجرد نظرية. وبحلول نهاية القرن ، لم تسفر كل محاولات اكتشافها عن شيء. ولكن في الأشهر الثمانية عشر الماضية فقط ، تم إجراء العديد من عمليات الكشف ، ومن المتوقع عشرات أخرى في السنوات القادمة.
والأكثر من ذلك ، بفضل الشبكة العالمية الجديدة والأدوات والأساليب المحسنة ، ستخبرنا هذه الأحداث بالتأكيد عن أحجام حول الكون والفيزياء التي تحكمه.
