إذا تصادمت مجرتان، أولى الأمواج الثقالية تتشكل بعد عشرة ملايين عام
إذا تصادمت مجرتان، فإنَّ اندماج ثقبيهما الأسودين المركزيين يطلق أمواجً ثقاليةً تنتشر عبر الفضاء.
قام فريق بحثٍ دوليٌ بحساب الزمن المتوقع لحصول هذا، ووجدوا أنَّه يحدث بعد حوالي عشرة ملايين عامٍ من اندماج المجرتين، وهذا أسرعُ بكثيرٍ مما كان يعتقد سابقًا.
تنبأ العالم ألبرت أينستاين، في نظريته النسبية العامة، بوجود الأمواج الثقالية قبل أكثر من قرنٍ.
وفي هذا تم اكتشافها بشكل مباشرٍ للمرة الأولى حين سجل مرصد الأمواج الثقالية الأميركي (LIGO) هذه الانحناءات في الفضاء من الأرض، والتي كان سببها اندماج ثقبين أسودين هائلين.
ويستمر البحث عن الأمواج الثقالية- وبالتالي أصل الكون- ابتداءًا من عام 2034، إذ ستطلقُ ثلاثة أقمار صناعية إلى الفضاء في مشروعٍ تترأسه وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، لقياس الأمواج الثقالية من الفضاء في نطاق ترددٍ أخفض وذلك باستخدام هوائيٍ فضائيٍ ليزيٍ متطورٍ لقياس التداخل (eLisa).
حتى الآن، لم يكن من الممكن التنبؤ بشكلٍ قاطعٍ بالنقطة التي تنطلق الأمواج الثقاليةُ منها وتنتشرُ عبر الفضاء عندما تندمج المجرات، ولكن الآن قام فريقٌ دوليٌ من علماء الفيزياء الفلكية من جامعة زيوريخ، مؤسسة تكنولوجيا الفضاء في إسلام أباد، جامعة هايدلبرغ، والأكاديمية الصينية للعلوم بهذه الحسابات للمرة الأولى باستخدام محاكاةٍ شاملةٍ.
أسرع بكثير مما كنا نعتقد:
كل مجرةٍ تمتلك ثقبًا أسودًا هائلًا في مركزها، تصل كتلة هذا الثقب إلى ملايين أو حتى مليارات الكتل الشمسية.
في محاكاةٍ واقعيةٍ للكون، تمت محاكاة اندماج مجرتين تقعان بالقرب من بعضهما نسبيًا يترواح عمر الواحدة منهما من 2-3 مليارات عام، وذلك باستخدام أجهزة حاسوبٍ خارقةٍ، قام الباحثون بحساب الزمن الذي يحتاجه الثقبان الأسودان المركزيان، ذَوا الكتلة التي تقدر بمئة مليون كتلة شمسية لكل منهما، ليبعثا أمواجً ثقاليةً قوية بعد اصدام المجرتين.
يقول لوشيو ماي- من معهد العلوم الحاسوبية، في جامعة زيوريخ- موضحًا: «كانت النتيجة مفاجئةً، أطلق اندماج الثقبين الأسودين أول الأمواج الثقالية بعد عشرة ملايين عامٍ، وهذا أسرع بحوالي مئة مرة مما أفترض سابقًا».
عامٌ من حسابات الحواسيب الخارقة:
أجريت المحاكاة الحاسوبية، والتي استغرقت أكثر من سنة، في الصين، زيريخ وهيدلبيرغ.
تطلب المشروع نهجًا حاسوبيًا مبتكرًا مع شفراتٍ رقميةٍ متنوعةٍ على حواسيبٍ خارقةٍ مختلفةٍ.
خلال العملية، كان كل حاسوب مسؤولًا عن حساب مرحلةٍ معينةٍ من المدار التقاربي لهذين الثقبين الأسودين الهائلين ومجرتيها الأم.
مقارنةً بالنماذج السابقة، أُخذت العلاقة بين مدارات الثقبين الأسودين المركزيين والبنية الحقيقية للمجرتين الأم بعين الاعتبار في هذه المحاكاة.
أوضح ماير: «لذلك تسمح لنا حساباتنا ببناء تكهنٍ متينٍ لمعدل اندماج الثقوب السوداء الهائلة في مراحلٍ مبكرةٍ من تشكل الكون. كما من الممكن أن يساعد هذا في تقييم الأمواج الثقالية- التي لا بد أن يرصدها (eLISA) في المستقبل القريب- على نحوٍ أكثرَ كفاءةً».
إعداد: مي عوضالله
تدقيق: سامي الهلالي
المصدر
