نخستین امواج گرانشی ۱۰ میلیون سال پس از ادغام دو کهکشان پدید می‌آیند

اگر دو کهکشان با هم برخورد کنند، ابرسیاهچاله‌های مرکزشان نیز با هم یکی می‌شوند و در پی ادغام دو سیاهچاله، امواج گرانشی گسیل می‌شود که آن هم به نوبه‌ی خود موجی در بافت فضازمان پدید می‌آورد. اکنون بر پایه‌ی برآورد یک گروه پژوهشی بین‌المللی در دانشگاه زوریخ، فرآیند ادغام سیاهچاله‌ها حدود ۱۰ میلیون سال پس از ادغام کهکشان‌های آنها رخ می‌دهد- بسیار سریع‌تر از چیزی که تاکنون پنداشته می‌شد.
این شبیه‌سازی‌ شیوه‌ی یکی شدن دو کهکشان در یک دوره‌ی ۱۵ میلیون ساله را نشان می‌دهند. نقطه‌های آبی و سرخ نمایانگر جای دو سیاهچاله است.
آلبرت اینشتین بیش از یک سده پیش وجود امواج گرانشی را در نظریه‌ی نسبیت عام خود پیش‌بینی کرده بود. در فوریه‌ی سال ۲۰۱۶ (بهمن ۱۳۹۴) برای نخستین بار این امواج به طور مستقیم دیده شدند: رصدخانه‌ی آمریکایی امواج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری (LIGO، لیگو) از روی زمین موج‌هایی را ثبت کرد که در پی ادغام دو سیاهچاله‌ی پرجرم در بافت فضا پدید آمده بودند.

و پژوهش امواج گرانشی -و بنابراین ریشه‌های کیهان- ادامه می‌یابد: از سال ۲۰۳۴ سه ماهواره در پروژه‌ای به ریاست سازمان فضایی اروپا (ESA) راهی فضا خواهند شد تا با بهره از "آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری پیشرفته‌" (الیسا، eLISA) امواج گرانشی با بسامدهایی از این هم کمتر را دریافت کنند.

با این همه، دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند زمان قطعی پدید آمدن امواج گرانشی و گسترش آنها در فضا در پی ادغام کهکشان‌ها را پیش‌بینی کنند. اکنون یک گروه بین‌المللی از اخترفیزیکدانان دانشگاه زوریخ، بنیاد فناوری فضایی اسلام‌آباد، دانشگاه هایدلبرگ، و آکادمی علوم چین برای نخستین بار به کمک شبیه‌سازی‌های گسترده این نقطه‌ی زمانی را محاسبه کرده‌اند.

بسیار سریع‌تر از گمان‌های پیشین
هر کهکشان یک ابرسیاهچاله در هسته‌اش دارد که جرمش می‌تواند به میلیون‌ها یا میلیاردها برابر جرم خورشید برسد. دانشمندان در یک شبیه‌سازی واقع‌گرایانه از کیهان، ادغام دو کهکشانِ تقریبا سه میلیاردساله که فاصله‌ی به نسبت کمی از هم دارند را شبیه‌سازی کردند. جرم هر یک از سیاهچاله‌های آن دو حدود ۱۰۰ میلیون برابر خورشید در نظر گرفته شده بود. آنان به کمک ابررایانه‌ها، زمانی که نیاز بود تا پس از برخورد دو کهکشان، این دو ابرسیاهچاله به هم بپیوندند و امواج گرانشی نیرومند بگسیلند را محاسبه کردند.

لوسیو مایر از بنیاد دانش محاسباتی دانشگاه زوریخ می‌گوید: «نتیجه غافلگیرکننده بود. تنها پس از ۱۰ میلیون ادغام دو سیاهچاله به گسیل نخستین امواج گرانشی انجامید- حدود ۱۰۰ برابر سریع‌تر از فرض‌های پیشین.»

محاسبه‌ای یک ساله با ابررایانه
این شبیه‌سازی رایانه‌ای -که بیش از یک سال زمان برد- در چین، زوریخ و هایلدلبرگ انجام گرفت. این پروژه نیاز به یک روش محاسباتی نوآورانه با کدهای عددی گوناگون توسط ابررایانه‌های گوناگون داشت. در فرآیند این شبیه‌سازی، هر ابررایانه مسئول محاسبه‌ی یک گام ویژه از همگرایی مداریِ دو ابرسیاهچاله‌ و کهکشان‌های میزبانشان بود.

پیوند و ارتباط میان مدارهای ابرسیاهچاله‌های مرکزی و ساختار واقعی کهکشان‌هایشان از روی شبیه‌سازی‌های پیشین در این شبیه‎سازی هم گنجانده شد. مایر می‌گوید: «بنابراین محاسبه‌های ما اجازه‌ی یک پیش‌بینی استوار برای نرخ ادغام ابرسیاهچاله‌ها در روزگار آغازین کیهان را به ما می‌دهند. آنها شاید به ما کمک کنند امواج گرانشی‌ای که ماهواره‌های الیسا قرار است در آینده‌ی نزدیک بیابند را به گونه‌ی کارآمدتری ارزیابی کنیم.» 


--------------------------------------------
به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
black hole - gravitational wave - University of Zurich - galaxy - General Theory of Relativity - Albert Einstein - American Gravitational Wave Observatory - LIGO - Earth - European Space Agency - ESA - frequency - Evolved Laser Interferometer Space Antenna - eLISA - Institute of Space Technology Islamabad - University of Heidelberg - Chinese Academy of Sciences - supermassive black hole - core - solar mass - supercomputer - Lucio Mayer - Institute for Computational Science - computer simulation - China - Zurich -

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه