آیا برداشت ما از کیهان اشتباه است؟ روش جدید می‌تواند اسرار برخورد سیاه‌چاله‌ها را برملا کند!

یک تکنیک تازه توسعه‌یافته برای تجزیه و تحلیل داده‌های امواج گرانشی می‌تواند نحوه بررسی برخی از قدرتمندترین رویدادهای کیهان، مانند برخوردهای بین سیاه‌چاله‌ها، را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد.

محققانی از دانشگاه پورتسموث، دانشگاه ساوتهمپتون و کالج دانشگاهی دوبلین روشی دقیق‌تر برای تفسیر امواج گرانشی معرفی کرده‌اند. این امواج، اعوجاجات ظریفی در فضا-زمان هستند که هنگام ادغام خشونت‌آمیز اجرام کیهانی عظیم مانند سیاه‌چاله‌ها تولید می‌شوند.

اگرچه این مطالعه، که در Nature Astronomy منتشر شده است، هنوز یافته‌های جدیدی درباره سیاه‌چاله‌ها آشکار نمی‌کند، اما پیشرفت عمده‌ای در نحوه مقایسه داده‌های امواج گرانشی با مدل‌های نظری ارائه می‌دهد. این پیشرفت پایه‌ای محکم برای کشفیات آینده فراهم می‌کند.

از زمان اولین کشف امواج گرانشی در سال ۲۰۱۵ (دستاوردی که جایزه نوبل را به همراه داشت)، این امواج مرز جدیدی در اخترفیزیک گشوده‌اند. این سیگنال‌ها، به ویژه از ادغام سیاه‌چاله‌ها، بینش نادری را در مورد رویدادهایی که نمی‌توانند توسط تلسکوپ‌های سنتی ثبت شوند، ارائه کرده‌اند، زیرا این تلسکوپ‌ها اغلب قادر به مشاهده مستقیم چنین پدیده‌هایی نیستند.

چالش مقایسه مدل‌ها

دکتر چارلی هوی، همکار پژوهشی در مؤسسه کیهان‌شناسی و گرانش دانشگاه پورتسموث و نویسنده اصلی این تحقیق، توضیح داد:

هنگامی که یک موج گرانشی از زمین عبور می‌کند، ما یک سیگنال کوتاه را ثبت می‌کنیم. برای اینکه بفهمیم چه چیزی باعث آن شده است، مشاهده را با میلیون‌ها سیگنال موج گرانشی نظری ممکن که با مدل‌های مختلف تولید شده‌اند، مقایسه می‌کنیم. چالش این است که همه مدل‌ها به یک اندازه دقیق نیستند.

به طور معمول، دانشمندان از تکنیکی به نام استنباط بیزی برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های موج گرانشی استفاده می‌کنند. این تکنیک اغلب چندین بار با مدل‌های مختلف انجام می‌شود و نتایج به روش‌های مختلفی ترکیب می‌شوند. مشکل ترکیب نتایج با روش‌های موجود این است که می‌تواند میزان وفاداری هر مدل به نظریه نسبیت عام اینشتین را نادیده بگیرد و خطر نتیجه‌گیری‌های گمراه‌کننده را به همراه دارد.

دکتر هوی افزود:

سال‌هاست که به این فکر می‌کنم که چگونه دقت مدل را در استنباط بیزی امواج گرانشی بگنجانم، و دیدن اینکه روش ما به نتیجه رسیده، بسیار هیجان‌انگیز است.

محاسبه مستقیم امواج گرانشی با حل معادلات میدان اینشتین واقعاً دشوار است. مدل‌های زیادی از امواج گرانشی طی سال‌ها توسعه یافته‌اند، اما همه آنها تا حدی تقریبی هستند. با رویکرد ما، می‌توانیم این عدم قطعیت را در روش‌های تجزیه و تحلیل داده‌های امواج گرانشی بگنجانیم و در نتیجه محدودیت‌های سخت‌گیرانه‌تری بر خواص اساسی سیاه‌چاله‌ها اعمال کنیم.

مدل‌های امواج گرانشی به طور مداوم در حال توسعه هستند و احتمالاً در سال‌های آینده دقت آنها بهبود خواهد یافت. روش ما به گونه‌ای طراحی شده است که به محض در دسترس قرار گرفتن این مدل‌ها، می‌توان آنها را در الگوریتم ما گنجاند. سپس همه مدل‌ها می‌توانند به طور جمعی به دستیابی به محدودیت‌هایی در جرم و چرخش سیاه‌چاله‌ها کمک کنند.

منبع: Scitechdaily