اولین ادغام دو سیاهچاله با مدار بیضی شکل شناسایی شد

سیاهچاله‌ ها روی مدارهای مختلفی می‌توانند حرکت کنند و با چرخش به دور یکدیگر در اثر نیروی گرانش شدید، که در نظریه نسبیت عام مطرح شده است، درنهایت باهم برخورد کرده و ادغام شوند. یکی از انواع خاص این مدارها، مدارهای بیضی شکل است. سیاهچاله‌ که روی مدارهای بیضی شکل قرار دارد، حرکتی مارپیچی به دور سیاهچاله دیگر انجام می‌دهد.

سیاهچاله‌ها با مدارهای بیضی شکل بیشترین میزان ادغام را نسبت به سایر سیاهچاله‌هایی دارند که روی مدارهای دیگری حرکت می‌کنند. هنگامی که دو سیاهچاله باهم ادغام می‌شوند، امواج گرانشی در فضا پراکنده می‌کنند. این امواج را می‌توان در سطح زمین دریافت و مطالعه کرد. امواج گرانشی سیاهچاله‌هایی با مدار بیضوی متفاوت از امواج گرانشی سیاهچاله‌هایی با مدار دایروی است.

ادغام سیاهچاله و امواج گرانشی

محققان موسسه فناوری «روچستر» و دانشگاه «فلوریدا» امواج گرانشی «GW 190521» - عظیم‌ترین موج گرانشی مشاهده شده از یک سیستم سیاهچاله دوتایی را مورد مطالعه قرار دادند. هدف آنها بررسی نوع مدار این دو سیاهچاله پیش از ادغام بود.

«کارلوس لوستو»، استاد دانشگاه «RIT» و یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید: «جرم تخمین زده شده سیاهچاله‌ها بیش از 70 برابر اندازه خورشید است. این میزان جرم، بسیار بیشتر از جرم تخمین زده شده برای سیاهچاله‌هایی است که از طریق فرآیندهای اخترفیزیکی بوجود می‌آیند. این سیاهچاله‌ها به عنوان یک سیستم دوتایی درنظر گرفته می‌شوند و ویژگی‌های خاص آن‌ها ما را به سمت تعریف سناریوهای جدید در توصیف این ویژگی‌ها سوق می‌دهد.»

در این مطالعه، دانشمندان با استفاده از صدها شبیه‌سازی کامپیوتری دریافتند که سیگنال‌های موج گرانشی مذکور به بهترین نحو با مدار بیضی شکل همخوانی دارند. همچنین دانشمندان اطلاعاتی در مورد نحوه ادغام سیاهچاله‌های بسیار سنگین، سنگین‌تر از آنچه که قبلا تصور می‌شد، بدست آوردند. داده‌ها توسط رصدخانه امواج گرانشی تداخل‌سنج لیزری «LIGO» و همتای اروپایی آن «Virgo» بدست آمده است. نتایج این تحقیق در مجله «Nature Astronomy» به چاپ رسیده است.

علاوه بر این، دانشمندان می‌توانند از مشاهده این امواج گرانشی و همتای الکترومغناطیسی آن که توسط رصدخانه «Zwicky» مشاهده و ثبت می‌شود، برای اندازه‌گیری ثابت هابل – واحد اندازه‌گیری نرخ انبساط جهان – استفاده کنند. تحلیل‌های انجام شده از این دسته اطلاعات نیز تائیدکننده شناسایی مدار بیضی شکل سیاهچاله‌های ادغام‌شونده است.