شناساگر لیگو در ۲۳ نوامبر ۲۰۲۳ سیگنالی ثبت کرد که پروفایل تصادف دو سیهچاله با كتلة ۱۴۰ و ۱۰۰ برابر خورشید را داشت؛ رویدادی که بعدها با نام GW231123 شناخته شد. این اعداد، جامعه فیزیکدانان را در چالش جدی قرار داد: مدلهای رایج تکامل ستارهای نمیتوانستند وجود سیهچالههای ستارهری در این محدوده کتله — معروف به «شکاف کتله زوج-ناقوس» — را توجیه کنند، ناهیک از چرخشهای بسیار بالا که سیگنال نشان میداد.
وقتی لنز گرانشی بازیگر كتلة است
تیم پژوهشی موسسه آینشتین (AEI) به رهبری میگوئل زومالاکارگوی و سرشتی گوایل، در مقالهای منتشرشده در Astrophysical Journal Letters، استدلال میکنند که سیگنال GW231123 تحت تأثیر لنزینگگرانشی قرار داشته است. بر اساس نسبیت عمومی، اجسام گران بافت زمان-مکان را انحنا میدهند و امواج گرانشی — درست مانند نور — در عبور از میان این انحناها منحرف، بزرگنمایی و به چند مسیر تقسیم میشوند.
اگر یک شیء فشرده با كتلة ۱۹۰ تا ۸۵۰ برابر خورشید (یا یک خوشه کروی) در مسیر موج قرار داشته باشد، میتواند امضای کتله سیستم را از ۱۴۰ به ۲۴۰ خورشید «میهکشی» کند و همزمان ضرورت وجود چرخشهای غیرعادی را از بین ببرد. مدلسازی تیم نشان میدهد که سیستم اصلی تنها حدود ۱۴۰ كتلة خورشیدی بوده، نه ۲۴۰.
نکته کلیدی: ارتعاب و تداخل موجی
برخلاف نور، امواج گرانشی طولموج بزرگی دارند (صدهها تا هزاران کیلومتر). این ویژگی باعث میشود پدیدههای ارتعاب (diffraction) و تداخل (interference) در سیگنالهای لنزینگگرفته به وضوح پدیدار شوند. گوایل توضیح میدهد: «این اثرات موجی یک امضای منحصربهفرد ایجاد میکنند که به ما اجازه میدهد سیگنالهای تحتتأثیر لنز را از سیگنالهای معمول تفکیک کنیم.»
رازِ خودِ لنز: چیست که موج را انحنا داده؟
طبیعت لنز گرانشی همچنان ناشناخته است. زومالاکارگوی میگوید: «لنزهای فشرده فردی در محدوده ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ كتلة خورشیدی باید فوقالعاده نادرب باشند.» نامزدهای اصلی برای این نقش عبارتند از:
- سیهچالههای میانی (IMBH): که وجود آنها هنوز به طور قطع اثبات نشده است.
- خوشههای کروی: با تودهی گرانشی بالا.
- تودههای ماده تاریک زیرساختاری: ساختارهای کلامی که نوریتی ندارند.
محققان تأکید دارند که رصدهای آتی با حساسیت بالاتر لیگو، ویرگو و کیاگرا (KAGRA) برای تایید یا رد این فرضیه حیاتی خواهند بود.
چرا این کشف مهم است؟
اگر GW231123 نخستین موج گرانشی لنزینگگرفته ثبتشده باشد، ما ابزاری تازه برای پنجرهای جدید به کیهان به دست میآوریم:
- سنجش توزیع توده در مقیاس کهکشانها و خوشهها.
- بررسی وجود سیهچالههای میانی (IMBH).
- تعیین پارامترهای کیهانشناسی (مانند ثابت هابل) به روش مستقل از روشهای سنتی.
نجوم موج گرانشی در آستانه ورود به دورهای است که در آن «بازبینینی» سیگنالها، کشفهای بیپیشینه را میتواند تضمین کند.
