לפני מיליארדי שנים, שני חורים שחורים התמזגו בפיצוץ אלים שהסלים את מרקם היקום שלנו.

אותם אדוות קוסמיות - המכונות גלי כבידה - שנוצרו מההתנגשות הזו התפשטו למרחקים לכל הכיוונים, ונושאים עימם מידע על החורים השחורים שהביאו אותם לעולם.

בספטמבר 2015, המידע הזה הגיע לכדור הארץ. למרות שאלו לא היו גלי הכבידה הראשונים שהגיעו לכוכב הלכת שלנו, הם היו הראשונים שיכולנו לצפות.

שני כלים רבי עוצמה הידועים כ- Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatories (LIGO) הצליחו לצפות ישירות בגלי הכבידה שנשלחו על ידי שני החורים השחורים, ופתחו דרך חדשה עבור מדענים לחקור את פעולתם הפנימית של כמה מהקיצוניים ביותר עצמים ביקום.

עד כה, מדענים שחקרו את הקוסמוס היו מוגבלים רק לבהות ביקום שלנו באמצעות אורכי גל שונים של אור.

בעוד שסוג חקירה זה שינה לחלוטין את ההבנה שלנו לגבי אופן הפעולה של כוכבים, גלקסיות, כוכבי לכת וחפצים אחרים, הוא גם הותיר אותנו בחושך כשניסינו להבין את חייהם הפנימיים של חורים שחורים וחפצים אקזוטיים אחרים.

אולם כל זה משתנה כעת.

בעתיד הלא רחוק, מדענים צריכים להיות מסוגלים להציץ אל לבם של כוכבים מתפוצצים, להבין כיצד משתנה החומר בתוך מרכז הלחץ החם של כוכב נויטרונים, ולאפיין טוב יותר מהו באמת חור שחור -- הכל הודות לגלים בקושי ניתנים לזיהוי שנשלחו לקצוות הרחוקים של היקום הנצפה.

להיות אסטרונום כרגע, כאשר מדע גלי הכבידה מתחיל ברצינות הוא "סוג של מקבילה להיות שם כשגלילאו הרכיב את הטלסקופ הראשון שלו", אמר המדען אדו ברגר, המעורב במחקר הקשור ל-LIGO, בראיון.

אור נדלק

כל ההיסטוריה של האסטרונומיה תלויה בחקר היקום עם אור, אבל עכשיו, יש לנו דרך אחרת לגמרי להציץ אל הקוסמוס. זה כאילו האסטרונומיה כפי שאנו מכירים אותה קיבלה חוש חדש.

במקום לנסות להסתכל ישירות על משהו כמו חור שחור שאינו פולט אור, אסטרונומים יכולים כעת לפרק את "ציוץשל גלי כבידה כדי ללמוד יותר על המסות, הגדלים והחיים של העצמים שיצרו אותם.

"... באמצעות גלי כבידה נוכל לחקור סביבות העטופה בחומר רב שחוסם את הראייה שלנו", אמר אסטרונום אוניברסיטת הרווארד אבי לואב באמצעות דואר אלקטרוני.

"לדוגמה, כאשר כוכב מסיבי מתמוטט או כאשר כוכב נויטרונים נבלע על ידי חור שחור בעל מסה כוכבית, או כאשר שני חורים שחורים מסיביים מתלכדים בעודם מוקפים בגז במהלך מיזוג שתי גלקסיות, איננו יכולים לחקור בקלות את מרכז הפעולה כי היא מוסתרת מאחורי מעטה של ​​חומר", הוסיף לואב.

"אבל גלי כבידה יכולים לחדור בקלות דרך החומר ולחשוף את העבודה הפנימית של מנועים כאלה."

אתה לא יכול להרגיש או לראות גלי כבידה נעים בחלקו של כדור הארץ בחלל, אבל הם משפיעים עלינו בכל זאת.

למעשה, האות שהתגלה בספטמבר עיקם את כל החומר על פני כדור הארץ - כולל כל החומר בגופנו - רק בשבריר של פרוטון.

וזה מה ש-LIGO היה צריך למדוד. שני מצפה הכוכבים - אחד ממוקם בלואיזיאנה, אחר בוושינגטון - תיעד את הרגע בו גלי הכבידה עברו דרך חלקו של כדור הארץ בחלל באותו זמן.

למצפי הכוכבים התאומים בצורת "L" לשניהם יש לייזר המופעל לאורך כל זרוע של ה-L למראות הממוקמות בקצה הזרועות. אם לא יעברו גלי כבידה דרך כדור הארץ, כל הלייזרים צריכים לחזור לאמצע בדיוק באותו זמן, אבל אם גל היה עובר דרכו, התזמון הזה לא יהיה.

הסיבה לכך היא שהחומר סביב הלייזר נמתח מעט ככל שהגל עובר דרכו, משנה את אורך הזרועות אך לא משפיע על האור עצמו.

"מה ש-LIGO היה צריך לעשות כדי לזהות את הגלים היה למדוד את תנועת המראות (עקב גל הכבידה החולף) שהיתה קטנה יותר מפרוטון בודד", אמר חוקר LIGO, נרגיס מוואלוואלה.

"תארו לעצמכם את זה, שימו מראות במרחק של 4 ק"מ (2.5 מייל) זו מזו וצפו בהן מתקרבות או מתרחקות זו לזו במרחק של אלפית מגודל פרוטון."

תגליות כבר זורמות פנימה

מדענים כבר ניתחו נתונים שהובאו לכדור הארץ על ידי גלי הכבידה שהתגלו בספטמבר, ומאפיינים את החורים השחורים שיצרו את האדוות האלה כמו שלא היה מעולם.

אמחקר שפורסם ביוני 2016גילו ששני החורים השחורים שהולידו את גלי הכבידה החלו למעשה את חייהם ככוכבים מסיביים המקיפים זה את זה.

בסופו של דבר, לאחר מיליוני שנים במסלול זה סביב זה, הכוכבים קרסו ויצרו שני חורים שחורים פי 30 בערך ממסת השמש שלנו. ויום אחד, החורים השחורים האלה התמזגו, אדוות את מרקם המרחב והזמן כמו כדור באולינג שמסתובב על סדין.

מחברי המחקר השתמשו בנתונים שנאספו על ידי LIGO כדי ליצור מודל ממוחשב של היקום שהיה מעורר את גלי הכבידה שהתגלו כאן על פני כדור הארץ מיליארדי שנים לאחר מיזוג החורים השחורים.

"החורים השחורים היו מפלצות, והתוצאות מראות שכוכבי אבותיהם היו מהבהירים והמסיביים ביותר ביקום", כתב הפיזיקאי ג'יי ג'יי אלדרידג' במאמר שליווה את המחקר באותה תקופה.

כוכבי ניוטרונים ומצב חדש של חומר

LIGO אמור בסופו של דבר לעשות אפילו יותר מאשר לחשוף גם את חייהם הסודיים של חורים שחורים.

בעתיד, אסטרופיזיקאים מקווים להשתמש בכלים של גלי כבידה כדי להבין מה קורה באמצע הלחץ הגבוה והחם ביותר של מחלקה מסתורית מאוד של כוכבים הידועים ככוכבי נויטרונים.

כוכבי ניוטרונים הם מסיביים יותר מהשמש, אך צפופים באזור בגודל של העיר בוסטון. סוגים אלה של כוכבים נוצרים כאשר כוכבים מתים בערך פי ארבעה עד שמונה מהשמש שלנו.

לבם של הכוכבים האלה יכול להיות למעשה כל כך צפוף ובלחץ גבוה, שהם מעוותים מולקולות למצב שונה לחלוטין של חומר ממה שניתן לראות במעבדות על פני כדור הארץ.

"במקרה הזה, כמובן, זה [העניין בכוכב נויטרונים] קיים במצב שאנחנו לא מכירים מהניסיון האישי שלנו, כי מעולם לא היינו עדים לסוגים כאלה של לחצים", אמר ברגר.

כרגע,LIGOאינו מסוגל לזהות בקלות מיזוגים של כוכבי נויטרונים מכיוון שהם מעט פחות אנרגטיים מהתנגשויות של חורים שחורים, אך בעתיד הוא אמור להיות מסוגל לזה ככל שהרגישות שלו תתקדם, וחושפת את לבם של אותם עצמים צפופים.

למדע גלי הכבידה יש ​​גם את היכולת להוסיף לשטיח המדע העשיר ממילא שנעשה על ידי התבוננות באור ביקום.

כמה אסטרונומים כבר מנסים לאתר את המקורות האופטיים של גלי כבידה כדי לראות אם יש איזה סוג של אות אור שמתחבר עם מיזוג של חורים שחורים.

כרגע, LIGO לא כל כך טובה באיתור בדיוק מהיכן מגיע האות בשמים, כך שניתן יהיה לפתח טכנולוגיות אחרות כדי לעמוד באתגר הזה בעתיד, ולאפשר למדענים לאסוף נתונים מדויקים על מקורות גלי הכבידה , אמרה Mavalvala של LIGO.

ויום אחד, LIGO ושלל הטכנולוגיה החדשה שייוצרו סביבו עשויים אפילו לשמוע אות חדש שמדענים אפילו לא יכולים לדמיין עכשיו.

"אתה בונה מכשיר לדברים שאתה רוצה למדוד, ואז אתה רואה דברים שלא ציפית לראות", אמר מוואלוואלה.

"אני חושב שזו ההבטחה האמיתית של המכשירים האלה."

ראה חורים שחורים מתנגשים ב-VR

צאו למסע VR בחלל ובזמן בפרק האחרון שלהאפשרי.לחץ כאןכדי להוריד את האפליקציה Within לצפייההאפשרי.

בונוס: המדענים האלה מוכיחים שאיינשטיין טועה