چقدر انرژی از برخورد سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر آزاد می‌شود؟ تصورش برایتان دشوار است

تلاقی سیاه‌چاله‌های با جرم کلان یکی از حیرت‌انگیزترین و باعظمتی‌ترین رویدادهای کهکشانی محسوب می‌شود و در صورت وقوع، می‌تواند به‌شکل جدی بر ساختار فضازمان تأثیر بگذارد. این سیاه‌چاله‌ها، اجرامی فوق‌العاده فشرده و سنگین هستند و به‌قدری چگالی دارند که حتی نور امکان فرار از آن‌ها را ندارد. این مولفه باعث می‌شود که ما آن‌ها را به‌عنوان موجوداتی کاملاً بلعنده تصور کنیم که هیچ چیز از قلمروشان فرونمی‌آید. ولی وقتی دو سیاه‌چاله به هم برخورد می‌کنند، انرژی آزاد شده به طرز شگفت‌انگیزی است که بسیار فراتر از تصور است.

برای درک منبع این انرژی، نخستین گام بررسی سیاه‌چاله‌های دوتایی با جرم ستاره‌ای است. این نوع از سیاه‌چاله‌ها نتیجه گردش جفت ستارگان فوق‌العاده سنگین هستند که به دور یکدیگر می‌چرخند. به‌هنگام اتمام عمر این ستاره‌ها، انفجارهایی به‌نام ابرنواختر رخ می‌دهد و هسته‌های آن‌ها فرومی‌پاشند و در نهایت سیاه‌چاله‌هایی با جرم حداکثر حدود ۱۰۰ برابر خورشید تشکیل می‌دهند.

با این حال، وقوع ادغام دو سیاه‌چاله به‌گونه‌ای که به‌اندازه کافی نزدیک هم باشند تا این کار صورت گیرد، امری نادر به شمار می‌آید. در صورتی که فاصله آن‌ها به میلیاردها کیلومتر برسد، ممکن است ادغامشان بیشتر از عمر ۱۴ میلیارد ساله جهان به طول بینجامد.

اما اگر شرایط به‌گونه‌ای مناسب رقم خورد و سیاه‌چاله‌ها به مقدار کافی به هم نزدیک شوند, به‌شتاب جالبی منجر می‌شوند: آن‌ها به دلیل تولید امواج گرانشی، به‌صورت حلزونی به یکدیگر نزدیک می‌گردند. امواج گرانشی، انواجی هستند که در بافت فضازمان ایجاد می‌شوند و با سرعت نور حرکت می‌کنند. هر جرم متحرکی امواج گرانشی تولید می‌کند، حتی زمانی که ما از جایی به‌صورت ایستاده برخیزیم. اما این امواج که توسط انسان تولید می‌شوند به‌قدری ضعیف هستند که تشخیص آن‌ها تقریباً محال است. سیاه‌چاله‌ها به قدری سنگین و با سرعت نزدیک به نور در گردش هستند که امواج گرانشی بسیار قوی و قابل ملاحظه‌ای تولید می‌کنند. این امواج خارج از افق رویداد قرار می‌گیرند، از این رو قادر به انتشار در کیهان هستند.

به‌نقل از فیل پلیت، که اخترشناس معروف است، زمانی که دو سیاه‌چاله امواج گرانشی تولید می‌کنند، انرژی مدار آن‌ها به‌تدریج کاهش می‌یابد و در نتیجه به هم نزدیک‌تر می‌شوند. این رویداد موجب افزایش شتاب آن‌ها و به تبع آن تولید امواج قوی‌تری می‌شود. در ثانیه‌های پایانی قبل از ادغام, سیاه‌چاله‌ها با سرعتی نزدیک به نور در حال چرخش‌اند و امواج گرانشی بسیار قوی ایجاد می‌کنند تا اینکه در نهایت به یکدیگر متصل شده و یک سیاه‌چاله بزرگ‌تر ایجاد می‌کنند. به‌طور کلی، اخترشناسان توانسته‌اند حدود ۳۰۰ مورد از این نوع ادغام‌ها را از طریق رصد امواج گرانشی به ثبت برسانند.