top of page

האזינו ל"ציוץ" המדהים של שני חורים שחורים שמתמזגים

כמה מההתנגשויות הקוסמיות האלימות ביותר מתרחשות בשקט בוואקום של החלל, אבל עם האוזניים הנכונות, אנחנו עדיין יכולים לשמוע את זה קורה. הנה איך.


כששני חורים מתנגשים יחד, הם לא משמיעים קול. ובכל זאת, זה מה שאנחנו שומעים אם אנחנו מקשיבים היטב. ה"ציוץ" בסרטון הוא מה ששמענו משני חורים שחורים שהתנגשו כמיליארד שנות אור מכדור הארץ. הטון עולה כשהם מתקרבים זה לזה, ונפסק בפתאומיות כשהם מתמזגים. אבל צליל לא יכול לעבור דרך הוואקום של החלל. אז מה בדיוק אנחנו שומעים?


כל אחד מהחורים השחורים הללו שוקל כמו כמה כוכבים; מספיק כבדים שכשהם עוברים בחלל הם יוצרים גלים - גלי כבידה, באופן ספציפי. גלים אלו הם תנודות במרקם המרחב-זמן הנעות החוצה במהירות האור, כמו אדוות על בריכה קוסמית. אלברט איינשטיין חזה את התופעה הזו ב-1916, בהתבסס על תורת היחסות הכללית שלו, אך היה סקפטי לאפשרות של אי פעם לזהות גלי כבידה. אפילו החזקות בהתנגשות חורים שחורים מייצרות אדוות בגודל של בערך אלפית פרוטון.

סימולציה של שני חורים שחורים מתנגשים / Cornell Video

לקח כמעט מאה שנה עד שמדענים הוכיחו שהוא טעה. כיום הם בנו - והם מרחיבים - רשת עולמית של מצפי כוכבים שגילו עד כה גלי כבידה מכ-100 התנגשויות קוסמיות. מוקלטות, מנותחות ומומרות לצליל, דחיקה של המרחב--זמן של כל אחת ואחת הופכת ל"ציוץ" הייחודי שלה, עשיר בנתונים.


בילד-אפ ארוך ונמוך הוא סימן למיזוג איטי ורגוע יותר מחורים שחורים קלים יחסית. ציוץ פתאומי יותר, הוא סימן למיזוג מהיר יותר של חורים שחורים כבדים יותר... במקרה זה זוג שהתמזג ויצר חור אחד מעל פי 80 מהמסה של השמש שלנו.


מצפי הכוכבים של גלי הכבידה בעולם מכוונים לסימפוניה השמימית הזו. למצפה גלי כבידה אין מראות או עדשות כמו טלסקופים רגילים. גלאי גלי הכבידה מורכב משני צינורות באורך של 4 ק"מ כל אחד, שיוצרים ביחד צינור בצורת האות L. בכל אחד מהצינורות עוברת קרן לייזר שנפגשת עם השנייה בנקודת החיבור של ה-L. במצב רגיל שתי הקרניים נפגשות, מתאבכות ומבטלות זו את זו. כאשר פוגע במכשיר גל כבידה שנפלט מחור שחור או מכוכבי ניטרוניים שמתנגשים הוא גורם לזרוע אחת להתכווץ ולהתרחב באופן שונה מהזרוע השנייה, והדבר גורם שיבוש לביטול העדין של שתי הקרניים ויוצר תבנית התאבכות אותה ניתן לנתח באופן ממוחשב. הלייזרים, כשהם מקפצים בין מראות בקצות כל זרוע, פועלים כמו מיתרי כינור, ומייצרים תדרים מעט שונים כאשר נתיביהם בחלל נמתחים או מתכווצים על ידי גלי כבידה חולפים.


תקצרו את הלייזר ובדיוק כמו מיתר כינור, אתם תקבלו פיץ' גבוה יותר, האריכו אותו ותקבלו פיץ' נמוך יותר. המירו את כל ויברטו הלייזר הזה לצליל, ותוכלו לשמוע חורים שחורים מתנגשים כ"ציוץ".


מדענים בנו מספר אוזניים מבוססות לייזר כאלו ברחבי העולם כדי להאזין לגלי כבידה ממקורות קוסמיים. לאחד, הנקרא LIGO, יש שני גלאים - אחד בהנפורד, וושינגטון ואחר בליווינגסטון, לואיזיאנה. יש גם את מצפה הכוכבים VIRGO ליד פיזה, איטליה, וגלאי KAGRA בהידה, יפן. גלאי נוסף אמור להיבנות בהודו.


בדיקה מצליבה בין המצפים הללו מאשרת שכל אירוע הוא יותר מרעש אקראי; אם אותן אדוות מופיעות בכל אחד מהם, הן חייבות להגיע מאיפשהו בשמים. חותמת זמן הגעה מדויקת של גל בכל זרוע של מצפה כוכבים - ובכל מצפה ברחבי העולם - עוזרת לאתר את כיוון הגל ואת מיקום המקור שלו.

התרשמות האמן ממיזוג כוכבי נייטרונים / University of Warwick-Mark Garlick

והציוצים הנקלטים על ידי הגלאים האלה יכולים לפעמים לחשוף הרבה יותר מהרגעים האחרונים של מיזוג גופים מסיביים. אם לאסטרונומים מתמזל מזלם לזהות גם גלי כבידה וגם אור מאיזו התנגשות שמימית כפי שקרה ב-2017 עם מיזוג כוכב נייטרונים בשם GW170817.


מערך הנתונים העשיר הזה מאפשר להם למדוד את קצב ההתפשטות של היקום ולבצע בדיקות טובות יותר של תורת היחסות הכללית של איינשטיין. GW170817 אפילו הראה למדענים כמה זהב, פלטינה ומתכות כבדות אחרות סוג זה של פיצוצים עתירי אנרגיה פולטים אל הקוסמוס.


נכון לעכשיו, ישנם 93 מיזוגים מאושרים. במהלך 18 החודשים הבאים, אסטרופיזיקאים מקווים להכפיל את קטלוג ההתנגשויות שלהם, ולהפוך ציוצים, פעם נדירים, למקהלה קוסמית - נוף סאונד הולך וגדל של ההתנגשויות האפוקיות ביותר - ואחרת שקט - של היקום.

מקורות:

145 צפיות0 תגובות

פוסטים אחרונים

הצג הכול
bottom of page