تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com
في البداية كان هناك ضوء، ضوء مرئي
ثم شاهدنا الكون بموجات الراديو والآشعة السينية
منذ نشأة علم الفلك
كنا ننظر إلى أنواع مختلفة من الضوء
ونكشف الكون قليلاً بمرور الوقت
لكن في 2015، ظهر كل شيء
حدث شيءٌ غيّر كل شيء
القدرة على رؤية الموجات في الفضاء والزمن نفسه
الموجات الثقالية
تساعدنا بإرجاع الساعة إلى فجر الزمان
ونستكشف الارتطامات الكونية الملحمية
والقيام باكتشافات مذهلة
الموجات الثقالية أكبر لاعب محوري
منذ اختراع المقراب
لدينا الآن كون جديد لنُبْصره
اكتشافٌ جديد للفضاء في بدايته ليس إلا
"طرق عمل الكون" "كَشْف الموجات الثقالية"
قبل أمدٍ بعيد، على بُعد 17بليون سنة ضوئية
حدثت مواجهة ملحمية
اقترن ثقبان أسودان
في رقصة كونية مميتة
الثقوب السوداء أجرامٌ بالغة الكثافة، بجاذبية
بالغة الشدة حيث لو اقتربتَ منها
فستهلك
شدّهما الثقالي الهائل يجعلهما
يتلولبين حول بعضهما
،عندما ترتطم الثقوب السوداء لا تتجه صوب بعضها وحسب
بل يدوران حول بعضهما
فإننا نتكلم عن مدار متلولب
يتسارع ويتسارع ويتسارع ويتسارع
حتى يصطدمان أخيرًا في عناق مميت
لكن لا يرى الفلكيون شيئًا
مشكلة مراقبة الثقوب السوداء المتصادمة
ما يتعلق باسمها، ثقوبٌ سوداء، لا تُصدر ضوءًا
كيف يرى الفلكيون شيئًا
لا يلاحظه مقراب؟
عبر الكون
تجري أحداثٌ مذهلة
لكن نفوّتها أحيانًا لأننا نعتمد على الضوء
لدى الفلكيون اليوم عُدّة جديدة
..تكشف الكون بطريقة مختلفة تمامًا
باستخدام نسيج كوننا
ندعوه الزمكان
كل شيء ذو كتلة كالنجوم
والكواكب والثقوب السوداء ينحت ذلك النسيج
كلما ضخم الجسم
زاد تشويه الزمكان
المثال التقليدي
اللوح المطاطي الممتدّ، صحيح؟
وشيء بكتلة كالشمس أشبه بكرة على ذلك اللوح
تحرف وتشوّه اللوح
إلى ذلك التجويف، صحيح؟
ولو دحرجتم كرة زجاجية عبره، الكرة هي الكوكب
فستُشدّ الكرة إلى مدار حول الكرة
بسبب انحناء اللوح
لكن تلك نصف الصورة وحسب
لو كان لجسمٍ كتلة ويتسارع عبر
الزمكان فإنه يصنع تموّجات
في نسيج الزمكان
وندعوها الموجات الثقالية
تعطينا الموجات الثقالية دلائل هامة
عن الأجرام البعيدة التي لا نستطيع رؤيتها
،كلما ضخم الجسم الذي يُصدرها انتقلت أسرع وكبرت التموّجات
تلك التموّجات تخترق الكواكب والنجوم والمجرات بسهولة
عندما تخترق موجة ثقالية جسمًا
كنجم أو كوكب أو شخص
فإنها تمطّه وتضغطه
كحالة كرة التنس تلك
لو كنتم قُرب مصدر قوي
للموجات الثقالية
كثقبين أسودين مندمجين فائقي الضخامة
فتكون تلك الموجات بالغة القوة حيث تتمكّن
حقيقة من تدمير كوكب
لكن كالتموجات في بركة ماء
قوّتها وحجمها يضمحلان بزيادة المسافة
كلما ابتعدّت صارت أضعف
ومتى تكون على بُعد مئات ملايين السنوات الضوئية
فتكون أصغر من حجم الذرة
فحتى نُنصت إلى الموجات الثقالية
بنى العلماء أقوى جهاز قياسٍ حسّاس على الكوكب
..هذا ليغو
مرصد الموجات الثقالية بالتداخل الليزري
مرصدان عملاقان يتباعدان قرابة ألفي ميل
"في ولايتي "لويزيانا" و"واشنطن
L لكل مستشعر زراعان على شكل طولهما ميلان ونصف
داخل مرصدي ليغو
داخل تلك الأنفاق الخرسانية نظام ليزر
يسمّى مقياس التداخل، فيأتي الضوء من
شعاع ليزر وينقسم إلى مسارين
في العادة، طولُ الشعاعين متساويان
يتغيّران عندما تقوم موجاتٌ ثقالية بضرب الشعاعين
عندما تعبر موجات ثقالية
تغيّر مسافة ارتحال الضوء عبر هذين الذراعين
فيصير أحد الذراعين أطول والآخر أقصر
طول الشعاعين يختلف بنسبة ضئيلة
والجهاز فائق الحساسية في ليغو يتمكّن من التقاط ذلك
بهذا النظام الليزري فائق الحساسية
التقط ليغو تشوّهات في الزمكان، أدقّ
من واحد على مليون من عرض ذرّة
تلك المَنقبة
وحقيقة تمكّننا من بناء
مكشاف ليرصد الموجات الثقالية
أمر مذهل
فجأة، كنا ننصت
إلى أخفت همسات الكون
في 2015، التقط ليغو همسة
ظلّت ترتحل صوب الأرض لأكثر من بليون عام
مصدرها؟ ثقبان أسودان نجميان مرتطمان
..مشاهدة ثقبين أسودين يتلولبان ويندمجان
هذا شيء لا يسعنا إدراكه بالمقرابات البصرية
أو مقرابات الآشعة السينية أو ما شابه
لكن مع ليغو، استطعنا رصد ذلك الحدث
بوسع العلماء الآن رسم
صورٍ دقيقة لأجسام خفية
يمكننا القول أننا ننظر إلى ثقوب سوداء
يمكنك معرفة كتلتها ويمكنك معرفة مسافتها
هناك كميات هائلة من المعلومات في تلك الموجة
الثقبان الأسودان المرتطمان
هما أضخم ما رصده ليغو على الإطلاق
أحدهما 66 ضِعف كتلة شمسنا
والآخر 85 ضِعف كتلة شمسنا
عندما يقترب الثقبان الأسودان متلولبين
يتسارعان أكثر فأكثر
ويدنوان أقرب فأقرب
هذا يعني أن الموجات الثقالية
التي يصدرانها لها تردد أعلى وأعلى
فبمرور الوقت، تشتدّ النغمة
فتصير -
عندما يندمجان أخيرًا يصنعان عملاقًا
بتحليل تلك البيانات
يمكن تقدير أن الثقب الأسود الجديد من
اندماج الثقبين الأسودين الأصليين يزن حتى
قرابة 140 ضِعف كتلة شمسنا
من الصعب المبالغة
في أهمية رصد الموجات الثقالية
..وكأنها إضافة حاسة جديدة كلية
فجأة، توجد طريقة جديدة
لاستكشاف باقي الكون
الارتطامات الكونية الخفية
مجرّد بداية ما يستطيع علم فلكِ الموجات الثقالية أن يكشفه لنا
الآن، يستخدم العلماء الموجات الثقالية
لمعاودة زيارة ألغاز أخرى ممتدّة
مثل ما الذي أحدث أسطع الانفجارات
في الكون؟
هذا ليس تصادم سيارات يومي
هذا أذهل حدث
ستراه على الإطلاق في كوننا
،عبر الكون
انفجارات ضوءٍ غريبة تحيّر الفلكيين
لجزءٍ من الثانية
تضيء تريليون مرة ألمع
..من الشمس ثمّ تختفي
تلك الومضات الوجيزة من الضوء معروفة
بانبعاثات آشعة جاما
وهي لغز، لأنها
نشطة للغاية ولا نعلم ما أطلقها
لعقود، هذه الانبعاثات القصيرة لآشعة جاما
كانت لغزًا
لا يوجد تفسير متاح، مهما كان جامحًا
هل هو مستعر أعظم؟
أهي حضارة فضائية تلقي الحية؟
لا ندري
،في أغسطس 2017 مقراب فيرمي لآشعة جاما
رصد انبعاثًا قصيرًا آخر لآشعة جاما
لكن كان مختلفًا
انطلق انبعاث آشعة جاما من مسافة 130 مليون سنة ضوئية
وأحدث تموّجات في الزمان والفضاء
أمكن ليغو رصده
بوسع الموجات الثقالية المساعدة
أخيرًا في كشف ما أحدث
إحدى أسطع الانفجارات في الكون
تفترض بيانات ليغو أن المتهم
جسمان عملاقان يتلولبان حول بعضهما ويرتطمان
لكن بالاستناد إلى بيانات الموجة الثقالية
كان الجسمان صغيرين على أن يكونا ثقبين أسودين
لابدّ وأنهما شيء آخر
ليسا ثقبين أسودين، لكن اللبّين بالغي الكثافة
لنجمين منهارين يُدعَون نجميين نيوترنيين
النجم النيوتروني ما يتخلّف
بعد انهيار نجمٍ ضخمٍ على نفسه
إنه كثيف للغاية لأنه يأخذ في الأساس جميع
كتلة اللب ويقلّصها إلى كرة صغيرة للغاية
عندما يتلولب النجمان النيوترونيان الكثيفان قرب بعضهما
تشتدّ إشارة الموجة الثقالية أكثر فأكثر
حتى يرتطمان فيُصدران
انبعاثًا ملحميًا للموجات الثقالية
لأنهما ليسا ثقبين أسودين
بوسع الضوء أن يخرج
ولو سحقتَ جسمين معًا
بتلك السرعة المذهلة
فتَصدُر كمية هائلة من الطاقة
طاقة رصدناها
كموجات ثقالية خفية وضوء مرئي
أيمكن أن يكون ذلك الضوء انبعاث آشعة جاما الغامض بالغ القوة؟
كيف ترتبط تلك النجوم المرتطمة المحتضرة بانبعاثات آشعة جاما
والتي تكون في الواقع أنشط الانفجارات التي نراها
في الكون بأكمله؟
لدى النجوم النيوترونية حقول مغناطيسية قوية
تحبس جزيئات الغاز والغبار
أثناء الارتطام
تلتوي الحقول المغناطيسية الملتفّة
لتبني المزيد والمزيد من الطاقة
توجد الكثير من جسيمات المادة الدقيقة
تحاول مجاراة تلك الحقول المغناطيسية سريعة الدوران
فتسرّعها حولها حتى تصل
إلى قرابة سرعة الضوء، وفي النهاية
تُطلق البقايا في شعاع ضيّق
الشعاع هو انبعاث آشعة جاما
لكن لا يسهل رصدها دائمًا
لو كان المنفث الخارج يتجه نحونا
فسترون هذا الحدث النشط عالي الطاقة
انبعاث آشعة جاما
لو لم يتجه نحونا
فقد يفوتنا
لحسن الحظ، الموجات الثقالية
توضح لنا أين ننظر
باتباع انبعاث آشعة جاما
رصدنا سحابة حمراء غريبة دليل على مصنع عناصر ثقيلة
بعد الارتطام الأوّلي
توجد صَدفة من النثائر تتحرك للخارج
لكن ترتطم حينها نيوترونات عالية الطاقة بتلك المادة
وتبدأ ببناء عناصر أثقل
عنصر تلو الآخر
،بوسعنا رؤية الذهب ،بوسعنا رؤية البوتاسيوم
بوسعنا رؤية البلوتونيوم يُصنع
أمام أعيننا
ارتطام النجم النيوتروني
أنتج كميات هائلة من العناصر الثقيلة
ليفجّر الذهب والبلوتونيوم بما يكفي لتزن أكثر من عشرة
أضعاف كتلة الأرض
ليحلّ لغزًا طويلاً
أدركنا
أن انفجارات المستعرات العظمى صَنعَت بعض
العناصر الأثقل
لكن ما لاحظناه عن المستعرات العظمى
أنها لا تحدث كثيرًا بما يكفي لتزوّد مجرّةً
بجميع العناصر الأثقل التي لاحظناها
كانت تلك القطعة المفقودة
الذهب في خاتم زواجك
والذهب في حليتك
نشأ وصيغ من
ارتطام عملاق قبل أن تتواجد الأرض حتى
كلاً من الموجات الثقالية
والمقرابات
برهنا أن ارتطامات النجم النيوتروني صنعَت
معادن نفيسة
وأطلقَت انبعاثات آشعة جاما فائقة السطوع
عندما تتمكّن من قياس إشارة الموجة الثقالية
وإشارة الضوء كانبعاث آشعة جاما
تحصل على طريقة جديدة لتحلّ العمليات الفيزيائية المتشابكة المعقّدة
وكأنك تشاهد معزوفة صامتة
فتضغط على ذلك الزرّ فيأتي الصوت
فتكون الصورة مختلفة تمامًا
أصوات الكون لا تكشف الارتطامات وحسب
اتضح أن بوسعنا استخدام الموجات الثقالية لتساعدنا
بفهم إحدى أكبر ألغاز الكون
الموجات الثقالية طريقة جديدة
للإنصات للكون، لتكشف أحداثًا كونية ملحمية غير مرئية
وتضيف تفاصيل هامّة إلى صورتنا للكون
كل طريقة جديدة نعرف بها كيف نَسْبر الكون أمر جيّد
وبرصد الموجات الثقالية
فذلك بُعدٌ جديد يمكّننا من دراسة الكون
وكأنه اكتساب حاسّة جديدة
قد تكون تلك الحاسّة الجديدة ما يحتاجه الفلكيون
لإجابة بعض أكبر الأسئلة في الفيزياء
"مثل "ما سرعة الجاذبية؟
"وهل ترتحل بأقصى حدود سرعة الكون؟"
أحد ما نتعلمه مبكرًا في العلم
أن للكون حدودًا قصوى للسرعة
وهي سرعة الضوء في الفراغ
تعادل 186 ألف ميل في الثانية
يستغرق الضوء من الشمس ثماني دقائق
وعشرين ثانية حتى يصل إلى الأرض
فلو اختفَت الشمس
فلن نفقد ضوءَها في الحال
لكن متى نلاحظ جاذبيتها المفقودة؟
الأمر الأول أننا لن نلاحظ شيئًا
ستبدو الأمور طبيعية.. ثُمّ لا
لن ينحت شيءٌ الفضاء الآن حيث تقبع الأرض
فترتحل الأرض في خط مستقيم
تتحرّك بنفس سرعة دورانها حول الشمس
وستصير باردة ووحيدة بسرعة
،"طبقًا لـ"ألبرت آينشتاين
ستُظلم سماؤنا وتُقذَف الأرض
إلى أعماق الفضاء في نفس الوقت
إنها عماد نظريته النسبية الشهيرة
والتي لا تزال أكمل نظرية عن آليات عمل كوننا
نظرية "آينشتاين" النسبية
نظرية مذهلة
توضّح الكثير لنا، بما فيها الجاذبية
لكن عندما نَرقُب الكون
،توجد ألغاز كثيرة أشياءٌ يصعب تفسيرها
..في أعلى القائمة
لغز كوننا المتوسّع
يوجد شيءٌ يدفع للخارج
يجعل معدّل التمدّد أسرع وأسرع
يدعو الفلكيون هذا الشيء الطاقة المظلمة
تمثّل سبعين بالمئة من طاقة الكون الإجمالية
نماذج "آينشتاين" للكون تحتاج إلى الطاقة المظلمة
حتى تعمل، لكن لا نملك فكرة
عن ماهيتها
ليست الطاقة المظلمة شيئًا نفهمه
إنها مصطلح بديلٌ
لشئ لا نفهمه
فيبحث الناس طبيعيًا عن نظريات أفضل
"نظريات أشبه بنظرية "آينشتاين
لكن تتعمّق أكثر وتفسّر
بعض الأشياء التي لا نفهمها حاليًا
إحدى الطرق لاستبعاد الطاقة المظلمة
نظرية الجاذبية الجديدة
حيث سرعة الموجات الثقالية
تختلف عن سرعة الضوء
توجد بعض ما تُسمّى "نظريات ما دون "آينشتاين
تركيب الزمكان نفسه لا يحتاج إلى الطاقة المظلمة
على سبيل المثال، إن لم تنتشر الجاذبية عبر الزمكان بنفس سرعة الضوء
فقد تجدون نماذج لا تحتاج
إلى طاقة مظلمة.. قد يكون حلاً سهلاً بسيطًا لتلك المشكلة
"حتى نهزم "آينشتاين
ونُبعد الطاقة المظلمة
يجب أن تكون سرعة الضوء والجاذبية مختلفتين
نعلم سرعة الضوء
فكيف نختبر سرعة الجاذبية؟
حتى نختبر سرعة الجاذبية
يجب أن يتواجد نظام يُصدر
الموجات ثقالية والضوء
النجمان النيوترونيان المرتطمان الذان رصدهما ليغو
في 2017 جزءٌ من الحل
أصدر الارتطام وميضًا من الضوء
مصحوبًا بانبعاثٍ للموجات الثقالية
لكن ألقى الكون شيئًا غير متوقع
وصلت إشارة الضوء بعد 1.7 ثانية
من إشارة الموجة الثقالية
أيعني ذلك أن الموجات الثقالية
ترتحل أسرع قليلاً من الضوء؟
"توقع "ألبرت آينشتاين أن الموجات الثقالية
تتحرك بسرعة الضوء
لكن ماذا لو كان "آينشتاين" مخطئًا؟
أعلم، يبدو جنونيًا، صحيح؟
هذا جنوني كما لو أنني مخطئ، صحيح؟
لكن لو كان "آينشتاين" مخطئًا، فتلك المشكلة
لكن المشكلة الأكبر أنه يجب أن نعيد التفكير
في فيزيائنا
،قبل أن نقوم بذلك
لنُلقي نظرة أقرب على النجم النيوتروني
في موقع التصادم
إنه محاطٌ بنثائر من الغاز والغبار
يتألف الضوء من جسيمات تسمّى فوتونات
تتشتّت عندما ترتطم بعوائق
لكن الموجات الثقالية تخترق الأشياء
تخترق أي شيء وكأنه غير موجود
الضوء من ناحية أخرى
أبطأته التفاعلات مع تلك المادّة
لم يفلت في الحال
كما أفلتت إشارة الموجة الثقالية
أعطت النثائر للموجات الثقالية
أسبقية بإبطاء الضوء
فلذا ترتحل الموجات الثقالية والضوء بنفس السرعة
كان "آينشتاين" محقًا
هذا الحدث وحده استبعد نظريات الجاذبية الأخرى
"التي تُنافس نظرية "آينشتاين
أشياء كان يعمل عليها الناس طوال حياتهم وطوال الليل، تلاشت
بفضل الموجات الثقالية
تظل الطاقة المظلمة أفضل تفسير لسبب
تَسارُع تمدّد الكون
ربما ليست الطاقة المظلمة ما نعتقدها
وربما غدًا، وربما في العام القادم
أو ربما في العِقد القادم أو القرن القادم
نكتشف ذلك - الموجات الثقالية خطوة ضخمة للأمام -
في مسعانا لفهم الكون
وأعني كل شيء
الفضاء والزمان والمادة والطاقة المظلمة
لدينا كونٌ بأكمله لنُبصره الآن
يريد الفلكيون الآن استخدام
الموجات الثقالية لإجابة لغز آخر
ماذا يحدث عندما يرتطم ثقبان أسودان؟
رصدنا الموجات الثقالية ،أول مرة في 2015
منذئذ، أظهرَت الثقوب السوداء المتصادمة عبر الكون
،قبل تشغيل ليغو
لم نشاهد ارتطام ثقبٍ أسود مباشرة
لكن إذ يمكننا الآن مشاهدتها بمراصدنا
نعثر عليها بانتظام
نرى الموجات الثقالية ترتطم
بتجربة ليغو يسارًا ويمينًا
لكن ظَلّ يُنصت ليغو للموجات الثقالية من الثقوب السوداء
في النهاية الصغرى للمقياس الكوني
عندما ننظر إلى المزيج الكوني للثقوب السوداء هنالك
نرى ثقوبًا صغيرة تزن عشرة أو حتى ثلاثين ضِعف
الشمس، ثم الكبيرة وانتهاءً بفائقة الضخامة
التي تتراوح من مليون
إلى بليون ضِعف الشمس
تلك الثقوب السوداء فائقة الضخامة
تتوارى في قلوب المجرات
عندما تندمج المجرات
ينبغي أن تندمج الثقوب السوداء فائقة الضخامة أيضًا
لكن رغم رؤيتنا لارتطام المجرات
عبر الكون
لم نرَ مطلقًا ارتطام ثقبين أسودين فائقي الضخامة
لأن لهما طاقة مدارية كبيرة تمنعهما من الدنوّ بما يكفي للاندماج
يجب أن تذهب تلك الطاقة المدارية لمكانٍ ما
فتقوم الثقوب السوداء فائقة الضخامة بقذف النجوم
حول مركز المجرة
لكن عندما يقتربان بما يكفي، فلن توجد نجومٌ ليقذفانها
فلن يندمجان نظريًا
فهناك مشكلة
كيف يتخطّان تلك الفجوة
ويتلولبان للداخل أخيرًا؟
الطريقة الوحيدة لفهم لو كانت الثقوب السوداء فائقة الضخامة ستندمج
هي النظر إلى إشارة موجاتها الثقالية
الثقبان الأسودان فائقا الضخامة
المندمجان ينبغي أن يصدرا انبعاثًا للموجات الثقالية
أقوى ملايين المرات
من الثقب الأسود المندمج ذي الكتلة النجمية
لكن لن يسمع ليغو شيئًا
مشكلة استخدام ليغو لرصد اندماج
الثقبين الأسودين فائقي الضخامة هو المقياس الزمني
موجة واحدة -حيث تتحرك -تلك الأشياء حول بعضها ببطء شديد
قد تستغرق عشر سنوات حتى تمرّ، موجة واحدة وحسب
حتى نرصد موجة ثقالية
على فترات عقود
فتحتاج إلى تجربة مستقرة للغاية
على مدار ذلك الوقت
الاهتزازات من الزلازل
والطقس وحتى السيارات القريبة
تمنع ليغو من الإنصات لعَقد، حتى يسمع موجة واحدة
لكن قد توجد طريقة أخرى
لرصد الموجات الثقالية من الثقوب السوداء فائقة الضخامة
باستخدام نوعٍ غريب من النجوم الميتة تسمى النجوم النابضة
النجم النابض ضَربٌ من
النجم النيوتروني يدور بسرعة
ولديه حزمة من الإشعاعات تصنع
دوائر عريضة عبر السماء
وعندما تغمر ومضةٌ دائرية كوكبَ الأرض
نحصل على صفير خافت
نحصل على نبضات من الإشعاع ولذلك هو نجمٌ نابض
النجوم النابضة أفضل المؤقّتات في الكون
لكن الموجات الثقالية العابرة تُفقدها دقّة
ماذا لو لاحظنا أن تواتر النجم النابض
كان يتغيّر ببطء
عامًا بعد عامٍ بعد عام لعشرة أعوام أو يزيد
يصير أطول قليلاً بتغيّر الفضاء ذاته بيننا وبين النجم النابض؟
بمراقبة عشرات النجوم النابضة
كيارا مينغاريلي" وفريق من الفلكيين"
صنعوا مرصدَ موجاتٍ ثقالية بحجم مجرّة
يسمّى مصفوفة مؤقِّت النجم النابض
بوسعكم البحث عن الانحرافات في أوقات الوصول على مرّ عقود
كنظام إنذار تسونامي فإنه يُظهر متى
تعبر الموجة الثقالية
بعد اثنتي عشرة سنة، رصد الفريق
نفس التغيير في عدد النجوم النابضة
تَفصل جميع النجوم النابضة
آلاف السنوات الضوئية
لو فكرتم بالأمر
فمن الصعب القيام بالإشارة نفسها
في جميع تلك النجوم النابضة
يجب أن تكون تلك الإشارة الشائعة من شيء
كحدث الموجات الثقالية
الإشارة التي رصدها الفريق لم يصنعها
مجرّد ارتطام ثقبين أسودين فائقي الضخامة
إنها دليل على موجات ثقالية من مئات الأزواج من
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
جميعها في مراحل مختلفة من الاندماج
لأن الأمر يستغرق طويلاً حتى يندمج
،إحدى تلك الأنظمة الثنائية ربما تكون هناك الآلاف
إن لم تكن الملايين من تلك الإشارات صَدرت
جميعها في ذات الوقت
تصنع جميعها خلفية الموجات الثقالية
التي إنما بدأنا رؤية أولى إشاراتها الآن
يتوقع الفلكيون أن تلك الخلفية من الموجات الثقالية تملأ كوننا
لو تأكّدنا من الإشارة التي رصدها الفريق
فإنها دليل أن الثقوب السوداء فائقة الضخامة تندمج
الخطوة التالية مراقبة ذلك وقت حدوثه
سيكون حلمًا أن نرى اندماج ،ثقبين أسودين فائقي الضخامة
يُصدران موجات ثقالية وأن نتمكّن من توجيه
مقراب عليهما ونرى فيزياء اندماجهما
تكشف الموجات الثقالية آليات الكون الخفية
إنها تصل لأقصى أركان كوننا
الآن، يستخدم الفلكيون الموجات الثقالية للنظر إلى الماضي
تجعلنا نرى ما فات حتى أولى لحظات انفجارنا العظيم
،قبل 13.8 بليون عام
انفجر الكون حيًا
نقطة الطاقة الضئيلة تتمدّد وتبرد
الكون الوليد ضبابٌ من جسيمات ضئيلة من المادة
على مرّ الوقت، صنعَت الجسيماتُ ذرات الهيدروجين والهيليوم
انزاح الضباب، وانطلق الضوءُ الأول عبر الكون
ندعو ذلك الضوء إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي ببساطة
أبعد ضوء يمكننا رؤيته
فالنظر إليه يُعطينا صورة وليدة لكوننا
كما بدا بعد الانفجار العظيم بأربعمئة ألف عام
ما قبل تلك الصور الوليدة
يظلّ لغزًا
تفترض النظرية الرائدة أن في أول ثانية من الانفجار العظيم
تعاظَم نموّ كوننا الوليد
يدعو العلماء تلك النظرية التضخّم
في واحد من بليون بليون بليون ثانية
نما كوننا أضخم بليون بليون بليون بليون بليون بليون مرّة
هذا أعظم انفجارٍ في النموّ
وضع أساسات الكون كافة الذي نعرفه اليوم
التضخّم مجرّد نظرية
لكن ربما توجد طريقة لإثبات حدوثها
يعتقد العلماء أنه أثناء اللحظة الوجيزة
للتوسّع الكوني
أحدثَ التضخّم تأرجحات طفيفة في الجاذبية
تلك عملية عنيفة أحدثَت تموّجات
وانحرافات في شكل ونسيج الفضاء نفسه
والتي بوسعنا رؤيتها اليوم كموجات ثقالية
يدعو العلماء تلك التموّجات النظرية عبر
الكون المبكّر الموجات الثقالية الأولية
عندما انطلقَت أول مرة
كانت تصمّ الآذان
لكن بعد بلايين السنوات إذ صار كوننا أضخم وأبرد
ضعُفت تلك الموجات الثقالية
فلا تكاد تتواجد اليوم
بحث العلماء عن دلائل تلك الموجات الثقالية الأولية الخافتة
في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
،وفي 2014
فريق، يستخدمون مصفوفة مُدمِجة الموجات الميكروية
"في القطب الجنوبي تسمّى "بايسيب
وجدوا نمطًا لولبيًا غريبًا
عندما أبصروا تلك الدوامات عندما أبصروا تلك الأنماط
اعتقدوا أنهم شاهدوا
بصمة الموجات الثقالية الأولية
هذا دليل حاسم على حدوث التضخّم
كانت النتائج مثيرة
لكن كانت هناك شائبة
استمرّت تلك الدهشة
لبضعة أشهر حتى بدأ يحدث بعض الخلل
حتى انهارت تمامًا
الإشارة التي اعتقدوها دليلاً
على الموجات الثقالية الأولية ونظرية التضخّم
اتضح أنها هوية خاطئة
عندما يقوم ذلك الضوء من الكون العتيق
-من إشعاع الخلفية الكونية الميكروي- بالارتحال عبر الكون
لزمه الارتحال عبر الغبار
قبل أن يصل إلى مراصدنا وقد يؤثر الغبار نفسه
على الضوء ويحاكي
ما تفعله الموجات الثقالية الأولية
إشارة الموجات الثقالية الأولية
اتضح أنها أساسًا سحبُ الغبار
الطافية في الفضاء
(هكذا ضحك الغبار على "بايسيب"(= فشل
فشل "بايسيب" في رصد
الموجات الثقالية الأولية
أيمكن لليغو أن يكون أفضل؟
لسوء الحظ، لن يساعدنا ليغو
في ملاحظة الموجات الثقالية الأولية
لا يسعه حتى ملاحظة الثقوب السوداء فائقة الضخامة
في مراكز المجرات
إنه مصمم للملاحظة في مدًى تردّدي محدّد
الموجات الثقالية الأولى
ذات ترددٍ منخفض
ومدىً ضعيف
فلا أمل أن يتمكّن ليغو من رصدها
لكن يأمل العلماء أن يتمكّن "مشروعٌ طموح يسمّى "ليزا
ليس على الأرض، لكن فوقها بثلاين مليون ميل
ليزا مثل ليغو
لكن أضخم، وفي الفضاء
ليزا، أو هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي، سيكون نظامًا
من ثلاثة أقمار تنتظم في مثلّث ضخم
يفصل بينها مليون ونصف المليون ميل
لو مرّت موجة ثقالية عبرها
وغيّرت المسافة
..فيمكنها رصدها ولأن الأقمار بعيدة للغاية عن بعضها
فأي موجة بأقل تردد
بوسعها صُنع تغيّر ملحوظ
لا يتمكّن ليغو من رصد ذلك، إنما ليزا
بالإضافة للإنصات إلى مصادر الموجات الثقالية منخفضة التردد
مثل اندماجات الثقوب السوداء فائقة الضخامة
ستُنصت ليزا إلى الموجات الثقالية الأولية منذ فجر الزمان
لو رصدَتها
سنعلم أن الكون الوليد قد تضخّم
فسّر التضخّم كل شيء
نقيسه في علم الكون المعاصر
إنها نظرية ناجحة للغاية
سيحدث نفعٌ أكثر لو استطعنا
أيضًا اكتشاف تلك الموجات الثقالية
التي يُفترض أنها صنعَته
من الانفجار العظيم حتى أضخم الثقوب السوداء
يُحدّثنا الكون باستخدام الموجات الثقالية
كحال المقرابات، نستخدم الموجات الثقالية
..للنظر إلى مختلف أنواع الأجرام
،اندماج النجم النيوتروني واندماج الثقب الأسود، ونتعلّم المزيد
عن الكون من حولنا
قد تكشف أيضًا
..أكثر مواد الكون تواريًا
المادة المظلمة
لو ساعدَنا شيءٌ بفهم
طبيعة المادة المظلمة
فسيكون الموجات الثقالية
،عبر الكون
تقوم مادة خفية بربط المجرات معًا
لتناثرَت دونها
لربما تناثرَت درب التبانة قبل أمدٍ طويل
ولصار الأمر نفسه مع سحابتي ماجلان أمامنا مباشرة كان ينبغي أن تطرَح تلك الأشياء النجومَ
يسارًا ويمينًا وهي تسبح بتلك المجرة الدوّارة
في المقابل لا تقوم بذلك، إنها متماسكة
هناك حركات في النجوم لا نستطيع تفسيرها إن لم يوجد شيء يربطها جميعًا
ندعو تلك المادة الغامضة المادة المظلمة
لا تتفاعل مع الضوء فلا يمكننا رؤيتها
لكن لا يمكننا تجاهلها
من حركة المجرات داخل المجرات
إلى حركة المجرات داخل العناقيد المجرية
إلى تركيب الكون نفسه
نرى دليلاً على المادة المظلمة أينما نظرنا
نعتقد أن المادة المظلمة تؤلّف
خمسة وثمانين بالمئة من المادة في الكون
لكن لأننا لا نرى المادة المظلمة بالمقرابات
فلا نعلم عنها إلا القليل
بينما نعلم بوجودها
فلم نجب الأسئلة عن ماهيتها
أو كيف تتفاعل أو لماذا تتواجد أو كيف نشأت
فلابدّ أن تكون مُبدعًا
لو أردت ملاحقة تلك المادة
وتفهم ممّ تتألّف؟
تفترض نظريةٌ خلاّقة أن الثقوب السوداء
تصنع المادة المظلمة
ليست الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية التي يرصدها ليغو
أو الثقوب السوداء فائقة الضخامة
التي تتوارى في مراكز المجرات
لكن الثقوب السوداء الأولية الصغيرة التي نشأت أثناء فترة
التضخّم السريع في أولى لحظات الانفجار العظيم
قد تُعطي الثقوب السوداء الأولية
تفسيرات محتملة لما ندعوها المادة المظلمة
ولو تواجَد ما يكفي منها فبوسعها ربط مجرّة برمتها معًا
لا نعلم إن كانت تتواجد الثقوب السوداء الأولية
لكن قد تُغيّر الموجات الثقالية ذلك
عندما تصنع ثقبًا أسود أوليًا
ترسل انبعاتًا من الموجات الثقالية
التي تستمرّ أساسًا في الارتحال عبر الكون
ولا يزال يمكنك رصدها اليوم
المشكلة أن تلك الأشياء ربما أطلقَت
موجات ثقالية بتردد لا يرصده ليغو
فمن الصعب أن نتبيّن إن كانت
وفيرة بما يكفي لتخدم كمرشح قَسري للمادة المظلمة
لو تواجدَت الثقوب السوداء الأولية
فلا تزال لا تفسّر المادة المظلمة كافة في الكون
ربما تعمل مع نوعٍ آخر
من المادة المظلمة لتُمسك المجرات معًا
مهمة ليزا القادمة قد تسدّ الفجوات
ما ندعوها المادة المظلمة قد تكون بسيطة
قد تتألف من إحدى الأشياء التي تغمر الكون
أو تتألف من أشياء مختلفة عديدة تعمل معًا لتتّحد وتصنع ذلك التأثير
هل المادة المظلمة جميع الثقوب السوداء الأولية؟
أهي شيء آخر لم نفكّر به بعد؟
الموجات الثقالية قد تزوّدنا بتلك الإجابات
رَصْد الموجات الثقالية الخافتة المتولدة
من الثقوب السوداء الأولية
سيكون دليلاً ضخمًا في فهمنا للمادة المظلمة
مع علم فلك الموجات الثقالية
نُبصر أشياءً لم نشاهدها من قبل
فمن يدري
ما سنراه بينما نستمرّ في البحث في الفضاء؟
تمكّنّا من رؤية عشرات الثقوب السوداء تندمج
نجمان نيوترونيان يندمجان
واكتشفنا من تلك الاندماجات أن النجوم النيوترونية
تصنع البلوتونيوم والذهب
من الاعتقاد أننا لن نتمكّن أبدًا من رؤية
الموجات الثقالية حتى رؤية إشارات الموجات الثقالية
..تحدث بانتظام هذا مذهل
بالفعل سمعنا انفجارات ملحمية
وتعرّفنا على أسطع الأضواء في الكون
وقمنا بحلّ بعض أضخم الألغاز
في علم الفلك
لكن هذه مجرّد البداية
إننا الآن في العصر الذهبي لعلم الفلك
تخيّلوا الوقت الذي تعيشون به.. أول رصد
للموجات الثقالية من ليغو كان قبل عدة أعوام فقط
كنا هنا في مولد
هذا المشهد الجديد بالكامل للكون
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com