خبرهای غیررسمی مختلفی در هفته‌های اخیر از لایگو به گوش می‌رسید اما در نهایت دقایقی پیش خبر رسمی این کشف جدید اعلام شد. این بار و برخلاف موارد قبلی که شاهد انتشار امواج گرانشی حاصل از ادغام سیاهچاله‌های دوتایی بودیم پای ستاره‌های نوترونی در میان بود. رویدادی که پیش از این هرگز شاهد آن نبودیم و رصد آن اطلاعات دست اولی را برای‌مان به ارمغان آورد که تاییدی بر چندین دهه کار فیزیک‌دانان نظری بود.
ماجرای رویداد اخیر به ۲۶ مرداد امسال بازمی‌گردد. زمانی که رصدخانه‌های امواج گرانشی لایگو (LIGO) و ویرگو (Virgo) امواج گرانشی منتشرشده بر اثر ادغام دو ستاره‌ی نوترونی را به دام انداختند. اما این پایان کار نبود و حدود دو ثانیه بعد دو رصدخانه‌ی پرتو گاما Fermi و INTEGRAL شاهد فوران پرتو گاما از همان محدوده از آسمان بودند.
طرحی هنری از ادغام دو ستاره‌ی نوترونی
Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
پس از ثبت این رویداد در بازه‌ی امواج گرانشی و گاما نوبت به تلسکوپ‌های مرئی بود که تلاش خود را برای آشکارسازی آن آغاز کنند. اما مشکل اصلی مشخص نبودن مکان دقیق منبع موج در آسمان بود. در حال حاضر و با توجه به تعداد کم رصدخانه‌های امواج گرانشی در جهان امکان تعیین دقیق مکان منبع موج وجود ندارد. داده‌های دو آشکارساز لایگو در آمریکا و آشکارساز ویرگو در ایتالیا بیان‌گر آن بود که این رویداد در محدوده‌ای به وسعت چند صد قرص ماه کامل و جایی در نیمکره‌ی جنوبی آسمان رخ داده است. محدوده‌ای گسترده که میلیون‌ها ستاره و جرم غیرستاره‌ای را در خود جای داده است.
با فرا رسیدن شب در کشور شیلی، که میزبان رصخانه‌های حرفه‌ای پرشماری است، تلسکوپ‌های فراوانی به این محدوده‌ی وسیع از آسمان خیره شدند و به جست‌وجوی منابع نوری جدید پرداختند. تلسکوپ نقشه‌بردای فروسرخ و مرئی (VISTA)، تلسکوپ نقشه‌برداری تلسکوپ بسیار بزرگ (VST) و چند تلسکوپ دیگر جست‌وجو را آغاز کردند تا این که در نهایت تلسکوپ یک متری Swope نقطه‌ی نورانی جدیدی را بسیار نزدیک به کهکشان NGC 4993 تشخیص داد.
به این ترتیب اخترشناسان برای اولین بار توانستند امواج الکترومغناطیس منتشرشده از یک منبع امواج گرانشی را ثبت کنند. رویدادی که با توجه به تاریخ رصد GW170817 نام گرفت.
رصد و بررسی هم‌زمان یک پدیده در بازه‌ی امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیس اتفاقی فوق‌العاده است که سال‌ها منتظر آن بودیم. اکنون می‌توانیم برخی پدیده‌های کیهانی را با نگاهی نو ببینیم و جنبه‌های ناپیدای پیشین را با آن نظاره کنیم.
Elena Pian، نویسنده‌ی یکی از مقالات منتشرشده در Nature در این باره می‌گوید: «در موارد نادری یک دانشمند اقبال نظاره‌ی آغاز دورانی جدید (در علم) را دارد. و این نمونه یکی از این لحظات است!»
پس از مشخص شدن مکان دقیق منبع موج حدود هفتاد رصدخانه در دنیا، از جمله تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و آرایه‌ی رادیویی آلما (ALMA)، این رویداد را زیر نظر گرفتند و داده‌های ارزشمندی را در طول موج‌های مختلف ثبت کردند.
داده‌های امواج گرانشی و الکترومغناطیس حاکی از آن بود که منبع موج در فاصله‌ی ۱۳۰ میلیون سال نوری از زمین، یعنی در همان کهکشان NGC 4993، جای گرفته است. به این ترتیب GW170817 نزدیک‌ترین منبع امواج گرانشی است که تا کنون رصد شده.
کهکشان NGC 4993 و نقطه‌ی نورانی جدیدی که نتیجه‌ی برخورد دو ستاره‌ی نوترونی است
Credit: ESO
آلبرت اینشتین بیش از صد سال پیش برای اولین بار احتمال وجود امواج گرانشی را در نظریه‌ی نسبیت عام مطرح کرد. اما آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی به آسانی ممکن نبود و درست صد سال پس از انتشار نظریه‌ی نسبیت عام دانشمندن موفق به ثبت مستقیم این امواج شدند.
بر اساس نظریه‌ی نسبیت عام تغییرات سریع در سرعت اجرام سنگین می‌تواند منجر به ایجاد آشفتگی‌هایی در بافتار فضا زمان شود. ادغام سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی، دو نمونه از سنگین‌ترین اجرام شناخته‌شده در عالم که در پایان زندگی ستاره‌های پرجرم به وجود می‌آیند، از مهم‌ترین منابع انتشار امواج گرانشی است.
رصد هم‌زمان امواج الکترومغناطیس و گرانشی حاصل از ادغام ستاره‌های نوترونی می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر پدیده‌ی فوران‌های پرتو گاما کوتاه‌مدت نیز کمک کند. این رویداد انفجاری درخششی معادل هزار برابر نواخترهای معمول دارد و با عنوان کیلونووا (Kilonova) شناخته می شود. مفهوم کیلونوا بیش از ۳۰ سال پیش در نظریات ارائه شد اما رویداد اخیر اولین رصد تاییدشده‌ی این پدیده بود. داده‌های به دست آمده در رصدهای اخیر همخوانی شایان توجهی با پیش‌بینی‌های نظری دارد.
این پنجمین ثبت مستقیم امواج گرانشی و اولین ثبت امواج گرانشی حاصل از ادغام دو ستاره‌ی نوترونی است. کمتر از دو سال پیش و زمانی که خبر اولین آشکارسازی امواج گرانشی اعلام شد دانشمندان از باز شدن دریچه‌ای نو به روی کیهان سخن گفتند. انگار که «حس» تازه‌ای برای درک پدیده‌های عالم پیدا کرده‌ایم تا با دیدی تازه به ناشناخته‌های کیهان بنگریم. اکنون و با مشاهده‌ی هم‌زمان امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیس حاصل از یک پدیده قدمی دیگر به درک رازهای عالم نزدیک شدیم.
گزارش: امیررضا کامکار
تغییر درخشش و طیف کیلونووا در بازه‌ای ۱۱ روزه پس از رویداد
Credit: ESO/E. Pian/S. Smartt & ePESSTO/N. Tanvir/VIN-ROUGE
No tags for this post.