أخيرًا ، هناك دليل على موجات الجاذبية منخفضة التردد

كان فريق NANOGrav قادرًا بشكل أساسي على تحويل مجرة ​​درب التبانة إلى كاشف عملاق لموجات الجاذبية عن طريق قياس الإشارات من هذه النجوم النابضة لتحديد متى تدفعها الموجة. يؤدي تصادم الثقوب السوداء الهائلة – أو بعض العمليات الأخرى شديدة النشاط – إلى توليد موجات جاذبية تضغط بشكل طفيف على الزمكان وتمدده ، مما يؤدي إلى تعديل الفترات الفاصلة بين ومضات النجوم النابضة. قام باحثو NANOGrav بقياس تلك التغييرات الطفيفة بين 68 نجمًا نابضًا ، ثم ربطوها ، ووجدوا نمطًا من المحتمل أن يكون علامة على موجات الجاذبية منخفضة التردد. فعلت الفرق المتعاونة الأخرى نفس الشيء مع مجموعات منفصلة من النجوم النابضة.

استغرق الأمر أكثر من عقد من جمع البيانات وتحليلها للفرق لتقليل عدم اليقين في القياس والتأكد من أنهم رصدوا إشارة حقيقية لموجات الجاذبية بدلاً من بعض الظواهر الكونية الأخرى أو مجرد ضوضاء. أجرى فريق NANOGrav ، الذي يضم ما يقرب من 200 شخص ، تحليلًا إحصائيًا ووجدوا أقل من واحد في الألف من الاحتمالات بأن الإشارة التي لاحظوها يمكن أن تحدث بالصدفة. وجدت أشكال التعاون الأخرى مستويات مماثلة من الأهمية الإحصائية.

في حين أن هذه من المحتمل جدًا أن تكون علامات على موجات جاذبية حقيقية من الثقوب السوداء الضخمة ، فإن الفرق مترددة في استخدام كلمة “اكتشاف” لوصف النتائج التي توصلوا إليها. قبل تسع سنوات ، ادعى تعاون BICEP2 ومقره الولايات المتحدة ، باستخدام تلسكوب في القطب الجنوبي ، أنه اكتشف موجات الجاذبية البدائية القادمة من الانفجار الأعظم ، فقط ليكتشفوا أن إشارتهم جاءت في الواقع من حبيبات الغبار المزعجة في مجرة ​​درب التبانة – و مما جعل الباحثين حذرين بشأن استنتاجاتهم. يقول سكوت رانسوم ، عالم الفلك في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي وعضو في NANOGrav: “إن مجتمع الموجات الثقالية حذر جدًا بشأن هذه الأنواع من الأشياء”.

من أجل قياساتهم ، استخدم فريق NANOGrav العديد من التلسكوبات الراديوية: مرصد Green Bank في ولاية فرجينيا الغربية ، والمصفوفة الكبيرة جدًا في نيو مكسيكو ، ومرصد Arecibo الضخم في بورتوريكو ، وهي أداة أيقونية انهارت في عام 2020. الفرق الأخرى استخدمت التلسكوبات الراديوية في خمس دول أوروبية والهند والصين وأستراليا. انضمت المزيد من التلسكوبات مؤخرًا إلى هذا الجهد ، بما في ذلك CHIME في كندا و MeerTime في جنوب إفريقيا.

يقول رانسوم إن التعاون بين العلماء في الولايات المتحدة والصين ملحوظ. في حين أن قانون 2011 المثير للجدل المسمى تعديل وولف يمنع وكالة ناسا من العمل مباشرة مع الكيانات الصينية بسبب مخاوف أمنية ، مثل هذه القيود لا تنطبق على الجهود التي تمولها مؤسسة العلوم الوطنية مثل NANOGrav. يقول رانسوم: “لقد جعلت السياسة بعض تعاوننا أمرًا صعبًا”. “علينا إيجاد طريقة للعمل معًا ، لأن العلم يكون بالتأكيد أفضل عندما نفعل ذلك. إنه لأمر فظيع أن تعوقك السياسة “.

تنسق الفرق مع بعضها البعض من خلال نوع من التعاون الفائق يسمى مصفوفة توقيت بولسار الدولي. في حين أن الامتداد الجغرافي للمجموعة يجعل من الصعب على العلماء التواصل عبر المناطق الزمنية ، فإنهم قادرون على دمج مجموعات بياناتهم ، وتحسين دقتها وثقتهم في قياساتهم. كتب مايكل كيث ، عالِم الفيزياء الفلكية في اللجنة التنفيذية لصفيف توقيت بولسار الأوروبي ، في رسالة بريد إلكتروني إلى وايرد: “لا يمكن بناء تلسكوب موجات ثقالية بحجم المجرة في حديقتك الخلفية”. “يتطلب الأمر جهدًا مشتركًا من مئات علماء الفلك والمنظرين والمهندسين والإداريين لدراسة الكون على هذا النطاق.”