عندما يتعلق الأمر بالعديد من أسرار الكون ، يتم حجز فئة خاصة للثقوب السوداء. نظرًا لأنها غير مرئية للعين المجردة ، فإنها لا تزال غير مرئية بشكل واضح ، ويضطر العلماء إلى الاعتماد على "رؤية" تأثيرات جاذبيتها الشديدة على النجوم القريبة وسحب الغاز من أجل دراستها.
قد يكون هذا على وشك التغيير بفضل فريق من جامعة كارديف. هنا ، حقق الباحثون انفراجًا يمكن أن يساعد العلماء على اكتشاف مئات الثقوب السوداء في جميع أنحاء الكون.
بقيادة الدكتور مارك هانام من كلية الفيزياء وعلم الفلك ، قام الباحثون ببناء نموذج نظري يهدف إلى التنبؤ بجميع إشارات موجات الجاذبية المحتملة التي قد يجدها العلماء الذين يعملون مع كاشفات مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO). .
تم تصميم هذه الكواشف ، التي تعمل مثل الميكروفونات ، للبحث عن بقايا تصادمات الثقب الأسود. عندما يتم تشغيلها ، يأمل فريق كارديف أن يعمل بحثهم كنوع من "دليل المتتبعين" ويساعد العلماء على التقاط التموجات الضعيفة من التصادمات - المعروفة باسم موجات الجاذبية - التي حدثت قبل ملايين السنين.
يتألف فريق كارديف من العلماء في جميع أنحاء العالم وهم يحاولون الكشف عن أصول الكون ، ويتكون من باحثين بعد الدكتوراه وطلاب الدكتوراه ومتعاونين من جامعات في أوروبا والولايات المتحدة.
قال هانام: "سيؤدي الدوران السريع للثقوب السوداء إلى اهتزاز المدارات ، تمامًا مثل التذبذب الأخير لقمة الغزل قبل سقوطها". "يمكن لهذه التذبذبات أن تجعل الثقوب السوداء تتعقب المسارات البرية حول بعضها البعض ، مما يؤدي إلى إشارات موجة الجاذبية المعقدة للغاية. يهدف نموذجنا إلى التنبؤ بهذا السلوك ومساعدة العلماء في العثور على الإشارات في بيانات الكاشف. "
بالفعل ، تمت برمجة النموذج الجديد في أكواد الكمبيوتر التي يستعد علماء LIGO في جميع أنحاء العالم لاستخدامها للبحث عن عمليات دمج الثقب الأسود عند تشغيل أجهزة الكشف.
وأضاف الدكتور هانام: "في بعض الأحيان تبدو مدارات هذه الثقوب السوداء الدوارة متشابكة تمامًا ، مثل كرة خيط. ولكن إذا كنت تتخيل الدوران مع الثقوب السوداء ، فسيبدو الأمر أكثر وضوحًا ، ويمكننا كتابة معادلات لوصف ما يحدث. الأمر أشبه بمشاهدة طفل في جولة في ملاهي الغزل عالية السرعة ، ويلوح بأيديهم على ما يبدو. من الخطوط الجانبية ، من المستحيل معرفة ما يفعلونه. ولكن إذا جلست بجانبهم ، فربما يجلسون ساكنًا تمامًا ، فقط يمنحك الإبهام لأعلى ".
ولكن ، بالطبع ، لا يزال هناك عمل يجب القيام به: "حتى الآن قمنا فقط بتضمين هذه التأثيرات الاستباقية في حين أن الثقوب السوداء تدور حول بعضها البعض" ، قال الدكتور هانام. "ما زلنا بحاجة إلى عمل ما تفعله الدورات بالضبط عندما تصطدم الثقوب السوداء."
لذلك يحتاجون إلى إجراء عمليات محاكاة كبيرة للكمبيوتر لحل معادلات آينشتاين للحظات قبل وبعد الاصطدام. سيحتاجون أيضًا إلى إنتاج العديد من المحاكاة لالتقاط مجموعات كافية من كتل الثقب الأسود واتجاهات الدوران لفهم السلوك العام لهذه الأنظمة المعقدة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوقت محدود إلى حد ما لفريق كارديف. بمجرد تشغيل الكاشفات ، لن يكون الأمر سوى مسألة وقت قبل أن يتم أول اكتشاف للموجات التثاقلية. يجب أن تكون الحسابات التي ينتجها الدكتور هانام وزملاؤه جاهزة في الوقت المناسب إذا كانوا يأملون في الاستفادة القصوى منها.
لكن الدكتور هانام متفائل. وقال "لسنوات كنا متوترين حول كيفية فك حركة الثقب الأسود". "الآن بعد أن حللنا ذلك ، نعرف ماذا نفعل بعد ذلك."
