تار و پود فضا و زمان مانند یک پارچه چروکیده و تاب دار است. گرانش روی این پارچه کشیده شده و باعث ایجاد فرورفتگی‌ها و تکان‌هایی می‌شود که برخی از آن‌ها به عنوان امواج گرانشی برای انسان قابل مشاهده هستند.

هنگامی که دو سیاهچاله، ستاره‌های نوترونی یا دیگر اجرام بسیار سنگین به یکدیگر برخورد می‌کنند، این امواج را منتشر می‌کنند که اولین بار توسط آزمایش انقلابی LIGO در سال ۲۰۱۶ شنیده شد.

پس از اولین تشخیص در هفت سال پیش، فیزیکدانان تصور کردند مدل‌های ریاضی آن‌ها به اندازه کافی داده‌ها را توصیف می‌کند.

اکنون فیزیکدانان به تازگی تشخیص داده‌اند که امواج گرانشی آزاد شده از برخورد بین دو سیاهچاله پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که قبلا تصور می‌شد. در مطالعه جدیدی که در دانشگاه جانز هاپکینز انجام شد از مدل‌های کامپیوتری برای آشکار کردن اثرات غیر خطی در برخورد‌های سیاه‌چاله استفاده شده است که در آن امواج گرانشی مانند امواج روی ساحل بر یکدیگر تاثیر می‌گذارند.

مطالعه جدید بخش خاصی از ادغام سیاه‌چاله-سیاهچاله را بررسی می‌کند. هنگامی که سیاهچاله‌ها با هم برخورد می‌کنند، به طور موقت یک سیاهچاله بزرگ و ناپایدار را تشکیل می‌دهند که باید به شکل ساده و گرد در بیاید. این نشست و جابه‌جایی امواج گرانشی تشکیل دهنده حلقه را تشکیل می‌دهند، آزاد می‌کند.

از آن جایی که روابط ریاضی که این فرآیند را توصیف می‌کنند، دشوار هستند؛ در مطالعه قبلی محققان چنین فرض کردند که امواج گرانشی با یکدیگر تعامل ندارند.

اما این کار جدید به آن رویداد‌های پیچیده می‌پردازد و کشف می‌کند که امواج در واقع بر یکدیگر تاثیر می‌گذارند. در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، دانشمندان مدل‌سازی کردند وقتی دو سیاه‌چاله در مدار‌هایی که دایره‌های کاملی نیستند، با هم برخورد می‌کنند، چه اتفاقی می‌افتد.

بدون در نظر گرفتن اثرات غیر خطی، فیزیکدانان ممکن است در مورد اندازه و سایر ویژگی‌های سیاهچاله‌هایی که شناسایی می‌کنند، اشتباه کنند که در چند سال گذشته LIGO بسیاری از آن‌ها وجود داشته اند. به علاوه این جزئیات برای اطمینان از درستی کامل درک ما از قوانین فیزیک، مانند بررسی پیچیدگی‌های نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، کلیدی هستند.

سومیت کولکارنی، ستاره‌شناس دانشگاه می‌سی‌سی‌پی که در این مطالعه شرکت نداشته است، در این باره گفت: حلقه‌های سیاهچاله زمین بازی خوبی برای آزمایش نظریه نسبیت انیشتین هستند، اما برای استفاده از حلقه‌ها به عنوان آزمایش، باید آن‌ها را کاملا درک کرد. این مطالعه ما را یک قدم به این درک نزدیک‌تر می‌کند.

با این حال، در حال حاضر، غیر خطی‌ها فقط در حوزه ابررایانه‌ها دیده می‌شوند. بهترین آشکارساز‌های سیاهچاله بشریت به اندازه کافی برای تشخیص این اثرات کوچک حساس نیستند. پروژه‌های ردیاب‌های آینده در حال انجام و محققان در حال برنامه‌ریزی برای آینده هستند.

مارک هو یوک چونگ، فیزیکدان و از محققان دیگر این مطالعه گفت: گام بعدی آشکار این است که بسنجیم آیا این اثرات در آشکارساز‌های LIGO یا نسل بعدی قابل تشخیص هستند یا خیر. کاوشگر کیهانی و تلسکوپ انیشتین دو آزمایش امواج گرانشی آینده هستند که ممکن است قادر به انجام این کار باشند. در حالی که چشم‌انداز‌ها امیدوارکننده هستند، ما هنوز باید به طور دقیق‌تر تعیین کنیم که چگونه و چه زمانی آن‌ها شناسایی می‌شوند.

منبع:popsci