تعد دراسة الفضاء والكون من أكثر المجالات إثارة وتحفيزًا للبحث العلمي. ومن بين الظواهر الكونية المثيرة للاهتمام هي موجات الجاذبية النانوهرزية، التي بدأت تلفت أنظار العلماء بفضل اكتشافات حديثة تم نشرها في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية. في هذا المقال، سنستعرض كيف يمكن لهذه الموجات الكونية أن تقدم لنا نافذة جديدة لفهم بنية وسلوك الكون.
الساعات الكونية: نبضات النجوم النابضة
تعد النجوم النابضة من أهم الأدوات التي يستخدمها العلماء لفهم الكون. هذه النجوم النيوترونية الكثيفة تعمل كالساعات الكونية، حيث تبعث نبضات راديوية بشكل منتظم يمكن تتبعها باستخدام التلسكوبات الراديوية على الأرض. هذه النبضات لا تقدم معلومات فقط عن النجوم النابضة نفسها، بل يمكن استخدامها أيضًا كأدوات لدراسة التشوهات في الزمكان التي قد تكون ناجمة عن ظواهر كونية غير مرئية.
إذا كان هناك شيء غير مرئي، مثل “شبح كوني”، يشوه الزمكان بين النجم النابض والأرض، فإن توقيت نبضاته يتغير بشكل طفيف. هذه التغييرات ليست عشوائية؛ إذ يمكن لعدة نجوم نابضة في أجزاء معينة من السماء أن تظهر تغيرات متطابقة، كما لو أن موجة بطيئة وغير مرئية تمر عبر الفضاء.
دليل قوي على موجات الجاذبية النانوهرزية
في عام 2023، أعلنت العديد من فرق المراقبة الزمنية للنجوم النابضة، بما في ذلك NANOGrav في الولايات المتحدة والفرق الأوروبية، عن أدلة قوية على وجود موجات الجاذبية النانوهرزية. تعني كلمة نانوهرز أن فترات الموجة تصل إلى أشهر أو سنوات، مع أطوال موجية تصل إلى عدة سنوات ضوئية. لا يمكن دراسة هذه المقاييس إلا باستخدام النجوم النابضة البعيدة والمستقرة التي تبعد مئات إلى آلاف السنوات الضوئية.
رغم أن الإشارة كانت موثوقة إحصائيًا، إلا أنها كانت أقل من العتبة المطلوبة من قبل فيزيائيي الجسيمات لتأكيد الاكتشاف بشكل قاطع. ومع ذلك، يعتقد مجتمع علم الكونيات والفيزياء الفلكية أننا نقترب من أول اكتشاف لموجات الجاذبية النانوهرزية.
التحديات والمصادر المحتملة للموجات
بالرغم من أن الأدلة واعدة، إلا أنها لا تزال غير مؤكدة بشكل مطلق. يشير العلماء إلى أنه إذا تم تعزيز النتائج من خلال بيانات مستقبلية، فستكون الخطوة التالية هي تحديد المصدر. هناك مصدران رئيسيان محتملان لموجات الجاذبية النانوهرزية: التضخم الكوني، الذي كان من الممكن أن يخلق تقلبات في الزمكان في الكون المبكر جدًا، والثنائي الأسود الضخم، الذي يتكون عند اندماج المجرات.
كان التمييز بين هذه الاحتمالات صعبًا لأن الأنماط التوافقية التي شوهدت في بيانات النجوم النابضة كانت تبدو متشابهة في كلا الحالتين. في ورقة بحثية، تم استكشاف السيناريو الذي ينتج فيه زوج قريب من الثقوب السوداء الضخمة إشارة قوية بشكل خاص. إذا كان هناك نظامان لهما ترددات متشابهة جدًا، فإن موجاتهما يمكن أن تتداخل وتخلق نمط إيقاع، مثلما يحدث في الصوتيات.
تطبيق التأثيرات الصوتية على موجات الجاذبية
استفاد العلماء من تأثير صوتي مألوف: الإيقاعات. عندما يكون لموجتين تقريبًا نفس التردد، فإن تراكبهما ينتج عنه تقوية وضعف دوري. عند تطبيقه على موجات الجاذبية، يمكن لثنائيين من الثقوب السوداء الضخمة بترددات متشابهة أن يطبعوا تعديلًا مميزًا في إشارة توقيت النجوم النابضة. الطريقة هي البحث عن هذا التعديل – “الإيقاع” – في أنماط توافق النجوم النابضة.
إذا كان هذا الإيقاع موجودًا، فإن ذلك يشير بقوة إلى أن الإشارة ليست خلفية منتشرة بل تنشأ من ثنائي محدد، نسبيًا قريب.
الخاتمة
نحن الآن ننتظر تأكيدًا أقوى لطبيعة إشارة النجوم النابضة. بمجرد تحقيق اكتشاف مؤكد عند عتبة 5-سيغما، ربما خلال بضع سنوات، ستكون الخطوة التالية هي السؤال: ما هو أصل الموجات؟ في تلك المرحلة، قد تكون طريقتنا مفيدة لتمييز ما إذا كانت قادمة من التضخم أو من الثنائي الأسود الضخم القريب. هذا البحث يفتح آفاقًا جديدة لفهم البنية الكونية العميقة والتاريخ الديناميكي للكون.