צוותי LIGO בארה"ב ו-Virgo באיטליה הודיעו כי במחצית הראשונה של ההרצה השלישית של החיישנים, שהחלה באחד באפריל 2019 וארכה שישה חודשים, נקלטו לא פחות מחמישים אירועי גלי כבידה חדשים. כל אירוע כזה הוא תוצאה של התנגשות בין שני חורים שחורים או שני כוכבי נויטרונים – אבל בין הממצאים בקטלוג החדש אפשר למצוא גם גלי כבידה ממקורות חריגים.
את גלי הכבידה חזה לראשונה אלברט איינשטיין בתורת היחסית הכללית שלו – הרבה לפני שהייתה הוכחה לקיומם של חורים שחורים, או של כוכבי נויטרונים, ביקום שלנו. איינשטיין חזה כי בהתנגשות של גופים מסיביים במיוחד, מסה עודפת תשחרר ותתפשט כמעין אדוות. האדוות יתפשטו ביקום במהירות האור, כשהן מעוותת את המרחב והזמן. LIGO ו-Virgo הם חיישנים רגישים ותת-קרקעיים שנועדו למדוד את העיוות הזה כשהוא פוגע בכדור הארץ.
גל הכבידה הראשון התגלה ב-2015, בדיוק מאה שנה אחרי שאיינשטיין פרסם את תורתו, ב-2017 זכו ריינר וייס, בארי באריש וקיפ ת'ורן בפרס נובל לפיזיקה על הגילוי ההיסטורי, שייסד ענף חדש באסטרונומיה: אסטרונומיית גלי כבידה. מאחר שכל שאר ענפי האסטרונומיה משתמשים בקרינה אלקטרומגנטית (כמו אור נצפה, רדיו, רנטגן וגמא), קשה ללמוד מהם על חורים שחורים, שאינם פולטים אור, ועל התאונות הקוסמיות שקורות להם במרחקים בלתי נתפסים מכדור הארץ.
original.jpg
בחמש השנים שחלפו מאז גל הכבידה הראשון, שני הגלאים שודרגו שלוש פעמים – במטרה לגלות גלי כבידה חלשים יותר ויותר, כלומר גלי כבידה שנוצרים כתוצאה מהתנגשויות בין גופים פחות ופחות מסיביים. התוצאה, כמובן, היא עלייה במספר האירועים. בהרצה השנייה של המערכות, שנמשכה מ-2015 ועד אפריל 2019, התגלו 11 גלי כבידה. בהרצה השלישית, מאפריל 2019 עד אוקטובר 2019, התגלו לא פחות מ-50 התנגשויות בין חורים שחורים וכוכבים נויטרונים – או התנגשות קוסמית אחת מדי חמישה ימים בממוצע.
התנגשויות חריגות
לרוב, חורים שחורים מתנגשים בחורים שחורים וכוכבי נויטרונים עם כוכבי נויטרונים, כתוצאה ממערכות בינאריות שיוצאות מאיזון. כלומר, שני חורים שחורים או שני כוכבי נויטרונים המקיפים מרכז מסה משותף, עד שמשהו מפר את שיווי המשקל הקוסמי הזה.
אלא שהקטלוג החדש של LIGO ו-Virgo כולל גם כמה הפתעות. אירוע גלי הכבידה GW190426_152155 נוצר ככל הנראה כתוצאה מהתנגשות בין חור שחור מסיבי פי שישה ממסת השמש שלנו – עם כוכב נויטרונים. אם זה נכון, מדובר בהתנגשות המתועדת הראשונה בין חור שחור לכוכב נויטרונים.
בנוסף, האירוע GW190924_021846 כלל התנגשות בין שני גופים, אחד בשש מסות שמש והשני בתשע מסות שמש. אם מדובר בחורים שחורים, הם החורים השחורים הכי פחות מסיביים שהתגלו עד כה – אבל חוקרי LIGO ו-Virgo מודים שהאות היה חלש כל כך שהיה קשה לחלץ ממנו מידע נוסף. במילים אחרות, ייתכן שגם פה מדובר בהתנגשות בין חור שחור לכוכב נויטרונים.
קראו עוד:
- היסטוריה בחלל: גלי הכבידה העוצמתיים ביותר שנמדדו עד כה מצביעים על סוג חדש של חור שחור
- תגלית היסטורית: נמדדו גלי כבידה מכוכבי נייטרונים
- מה יקרה אם חור שחור ייכנס למערכת השמש?
- טלסקופים לכדו חור שחור שמכלה כוכב על ידי ספגטיפיקציה
neutron-merger.jpg
איך נפגשים חורים שחורים?
הגידול האקספוננציאלי בגילוי גלי הכבידה מאפשר למדענים לערוך מעין "מפקד אוכלוסין" של חורים שחורים, במטרה להבין מדוע החורים השחורים התחילו להקיף זה את זה מלכתחילה – עוד לפני ההתנגשות.
אפשרות אחת היא שהחורים השחורים היו שני כוכבים מסיביים שהקיפו זה את זה, קרסו לתוך עצמם, הפכו לחורים שחורים – והמשיכו להקיף את זה את זה, עד ההתנגשות. אפשרות אחרת היא שהחורים השחורים נוצרו בנפרד, ולאחר מכך חור שחור אחד נדד עד שנלכד ברשת הכבידה של רעהו.
דרך אחת לבחון את ההשערות האלה היא לבדוק את כיוון סיבוב החורים השחורים על צירם. כמו השמש (וכדור הארץ וכל גוף שמיימי אחר), גם חורים שחורים מסתובבים על צירם. אם הזוגות נוצרו יחד, אנחנו נצפה שיסתובבו באותו כיוון ועל אותו הציר. ואם הזוגות נוצרו בנפרד, אנחנו נצפה שיסתובבו על צירים שונים.
מניתוח הנתונים מ-50 אירועי גלי הכבידה שנקלטו מאז אפריל 2019 עולה תמונה מורכבת: כשלושה רבעים מההתנגשויות אירעו בין חורים שחורים שנולדו יחד – ורבע מההתנגשויות אירעו בין חורים שחורים שמצאו זה את זה בהמשך.
בימים אלה עובדים צוותי LIGO ו-Virgo על שדרוג נוסף של הגלאים לפני ההרצה הרביעית, שתוכננה לינואר 2021 – אבל נדחתה בשל מגפת הקורונה. עם זאת, לפנינו עוד חצי שנה של נתונים, שנאספו בין נובמבר 2019 למרץ 2020. אמנם בתקופה זו חוקרי הגלאים שוחררו לביתם בשל המגפה, אבל הגלאים עצמם המשיכו לאסוף נתונים – ובקרוב נדע מה עלה בחכתם העדינה.