أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية (التي حدثت في سبتمبر 2015) أثار ثورة في علم الفلك. لم يقتصر هذا الحدث على تأكيد نظرية تنبأت بها نظرية آينشتاين للنسبية العامة قبل قرن من الزمان فحسب ، بل أدى أيضًا إلى عهد جديد حيث يمكن دراسة اندماج الثقوب السوداء البعيدة والمستعرات الأعظمية والنجوم النيوترونية من خلال فحص الموجات الناتجة عنها.
بالإضافة إلى ذلك ، افترض العلماء أن عمليات دمج الثقب الأسود يمكن أن تكون أكثر شيوعًا مما كان يعتقد سابقًا. ووفقًا لدراسة جديدة أجراها باحثان من جامعة موناش ، فإن عمليات الاندماج هذه تحدث مرة كل بضع دقائق. من خلال الاستماع إلى الضوضاء الخلفية للكون ، كما يزعمون ، يمكننا العثور على أدلة على الآلاف من الأحداث التي لم يتم اكتشافها سابقًا.
ظهرت دراستهم بعنوان "البحث الأمثل عن خلفية موجة الجاذبية الفيزيائية الفلكية" ، ظهرت مؤخرًا في المجلة المراجعة البدنية X. أجرى الدراسة روري سميث وإريك ثرين ، وهو محاضر أول وزميل أبحاث في جامعة موناش ، على التوالي. كلا الباحثين أعضاء أيضًا في مركز ARC للتميز لاكتشاف الموجات الجاذبية (OzGrav).
كما يذكرون في دراستهم ، كل 2 إلى 10 دقائق ، يندمج زوج من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية في مكان ما من الكون. جزء صغير منها كبير بما يكفي بحيث يمكن الكشف عن حدث موجة الجاذبية الناتجة عن طريق أدوات متقدمة مثل مرصد موجات التداخل بالليزر ومرصد العذراء. ومع ذلك ، يساهم الباقي في نوع من ضوضاء الخلفية العشوائية.
من خلال قياس هذا الضجيج ، قد يتمكن العلماء من دراسة الكثير في طريق الأحداث وتعلم الكثير عن موجات الجاذبية. كما أوضح الدكتور ثران في بيان صحفي لجامعة موناش:
"سيسمح لنا قياس خلفية موجة الجاذبية بدراسة مجموعات من الثقوب السوداء على مسافات شاسعة. يوما ما ، قد تمكننا التقنية من رؤية موجات الجاذبية من الانفجار الكبير ، مخبأة خلف موجات الجاذبية من الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. "
الدكتورة سميث وترين ليسا هواة عندما يتعلق الأمر بدراسة موجات الجاذبية. في العام الماضي ، شارك كلاهما في اختراق كبير ، حيث قام الباحثون من LIGO Scientific Collaboration (LSC) و Virgo Collaboration بقياس موجات الجاذبية من زوج من النجوم النيوترونية المدمجة. كانت هذه هي المرة الأولى التي لوحظ فيها اندماج نجم نيوتروني (يُعرف أيضًا باسم كيلونوفا) في كل من موجات الجاذبية والضوء المرئي.
كان الزوجان أيضًا جزءًا من فريق LIGO المتقدم الذي قام بأول اكتشاف لموجات الجاذبية في سبتمبر 2015. حتى الآن ، تم تأكيد ستة أحداث موجات جاذبية مؤكدة من قبل LIGO و Virgo Collaborations. ولكن وفقًا للدكتورين ثرين وسميث ، يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 100000 حدث كل عام لم يتم تجهيز أجهزة الكشف هذه ببساطة للتعامل معها.
هذه الموجات هي ما تجتمع معًا لإنشاء خلفية موجة جاذبية ؛ وبينما تكون الأحداث الفردية دقيقة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها ، فقد حاول الباحثون تطوير طريقة للكشف عن الضوضاء العامة لسنوات. الاعتماد على مجموعة من المحاكاة الحاسوبية لإشارات الثقب الأسود الضعيفة وكتل البيانات من الأحداث المعروفة ، د. يدعي Thrane و Smith أنهم فعلوا ذلك بالضبط.
من هذا ، تمكن الزوج من إنتاج إشارة ضمن البيانات المحاكاة التي يعتقدون أنها دليل على اندماجات ثقب أسود باهتة. واستشرافا للمستقبل ، تأمل الدكتورة ثرين وسميث في تطبيق طريقتهما الجديدة على البيانات الحقيقية ، وهما متفائلان بأن ذلك سيؤدي إلى نتائج. سيتمكن الباحثون أيضًا من الوصول إلى الكمبيوتر العملاق الجديد OzSTAR ، والذي تم تثبيته الشهر الماضي في جامعة Swinburne للتكنولوجيا لمساعدة العلماء على البحث عن موجات الجاذبية في بيانات LIGO.
يختلف هذا الكمبيوتر عن تلك المستخدمة من قبل مجتمع LIGO ، والذي يتضمن أجهزة الكمبيوتر الفائقة في CalTech و MIT. بدلاً من الاعتماد على وحدات المعالجة المركزية التقليدية (CPU) ، يستخدم OzGrav وحدات المعالج الرسومية - والتي يمكن أن تكون أسرع مئات المرات لبعض التطبيقات. وفقًا للأستاذ ماثيو بايليس ، مدير الكمبيوتر العملاق OzGRav:
"إنها أقوى بـ 125000 مرة من أول حاسوب عملاق قمت ببنائه في المؤسسة عام 1998 ... من خلال تسخير قوة وحدات معالجة الرسومات ، يمكن لـ OzStar تحقيق اكتشافات كبيرة في علم الفلك بموجات الجاذبية."
ما كان مثيرًا للإعجاب بشكل خاص حول دراسة موجات الجاذبية هو كيف تقدمت بهذه السرعة. من الكشف الأولي في عام 2015 ، أكد علماء من Advanced LIGO و Virgo الآن ستة أحداث مختلفة ويتوقعون اكتشاف المزيد. علاوة على ذلك ، يتوصل علماء الفيزياء الفلكية إلى طرق لاستخدام موجات الجاذبية لمعرفة المزيد عن الظواهر الفلكية التي تسببها.
كل هذا أصبح ممكنا بفضل التحسينات في الأجهزة وتزايد التعاون بين المراصد. وبفضل الطرق الأكثر تعقيدًا المصممة للتنقل عبر البيانات الأرشيفية للحصول على إشارات إضافية وضوضاء الخلفية ، فنحن قادرون على تعلم الكثير عن هذه القوة الكونية الغامضة.
