تثبت إشارة موجة الجاذبية أن أينشتاين كان على حق بشأن النسبية

سمح أعلى تصادم تم تسجيله على الإطلاق بين ثقبين أسودين للعلماء باختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين بتفاصيل غير مسبوقة، مما أظهر أن تنبؤات الفيزيائي كانت صحيحة مرة أخرى.

في عام 2025، اكتشف تعاون دولي لأجهزة كشف موجات الجاذبية، المكونة من مصفوفات ليزر فائقة الحساسية، تموجًا قويًا في نسيج الزمكان، يسمى GW250114، ربما نتج عن اندماج ثقبين أسودين.

تعد أجهزة الكشف، التي تشمل مرصد قياس تداخل موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) في الولايات المتحدة، وكاشف Virgo في إيطاليا، أكثر حساسية بكثير مما كانت عليه عندما قام LIGO باكتشافه لأول مرة في عام 2016. وهذا يعني أن GW250114 كان لديه أوضح البيانات وأكثرها خلوًا من الضوضاء من أي حدث لموجة الجاذبية حتى الآن، مما يجعله اختبارًا فريدًا للتنبؤات من النظريات الفيزيائية التي تم اختبارها جيدًا.

في العام الماضي، استخدم الباحثون بيانات من GW250114 لاختبار نظرية ستيفن هوكينج، التي تم اقتراحها منذ أكثر من 50 عامًا، والتي تقول إن أفق الحدث للثقب الأسود المندمج، وهي المنطقة التي لم يعد الضوء قادراً على الإفلات منها، لن يكون أصغر من مجموع الثقوب السوداء الأصلية. وأظهرت النتائج ثقة بنسبة 100% تقريبًا في أن هوكينج كان على حق.

والآن، ذهب كيفي ميتمان – من جامعة كورنيل في نيويورك – وزملاؤه إلى خطوة أبعد واختبروا ما إذا كان اندماج الثقب الأسود يتوافق مع النسبية العامة لألبرت أينشتاين.

تصف معادلات أينشتاين الأصلية كيفية تحرك أي جسم له كتلة عبر الزمكان. عندما يتم تعديل هذه المعادلات لاندماج ثقبين أسودين ثم حلهما، تظهر صورة واضحة. تلتف الثقوب السوداء في البداية حول بعضها البعض بسرعة متزايدة، ثم تتصادم معًا، وتطلق انفجارًا هائلاً من الطاقة، قبل أن تهتز بترددات مختلفة، على غرار الطريقة التي يرن بها الجرس بعد ضربه.

كانت هذه الترددات، التي تسمى أوضاع الرنين، باهتة نسبيًا في أحداث موجات الجاذبية السابقة، مما يجعل من المستحيل اكتشاف البنية المعقدة التي تنبأ بها أينشتاين، لكن GW250114 كان مرتفعًا بدرجة كافية بحيث يمكن اختبار الأوضاع التي تنبأت بها معادلات أينشتاين بشكل صحيح. قام ميتمان وزملاؤه بمحاكاة معادلات أينشتاين وأنتجوا تنبؤات حول مدى ارتفاع اهتزازات الثقب الأسود وبأي ترددات. وعندما قارنوها بالترددات المقاسة، كانت متطابقة بشكل وثيق.

يقول ميتمان: “إن السعات التي نقيسها في البيانات تتفق بشكل لا يصدق مع توقعات النسبية العددية”. “من الصعب حقًا حل معادلات أينشتاين، ولكن عندما نحلها ونلاحظ تنبؤات النسبية العامة في أجهزة الكشف لدينا، فإن هذين الاثنين متفقان.”

تقول لورا نوتال من جامعة بورتسموث بالمملكة المتحدة: “النتيجة هي أن أينشتاين لا يزال على حق”. “يبدو أن كل شيء يشبه ما قاله أينشتاين عن الجاذبية.”

وعلى الرغم من ارتفاع صوت GW250114، إلا أن الترددات كانت لا تزال خافتة جدًا لدرجة أن ميتمان وفريقه لم يتمكنوا من استبعاد احتمال اختلافها عن تنبؤات أينشتاين بأقل من 10% تقريبًا. يقول ميتمان إن هذا يرجع بشكل أساسي إلى القيود المفروضة على حساسية أجهزة الكشف لدينا، ويجب أن تنخفض مع تحسين حساسية أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية. ومع ذلك، إذا كانت نظرية أينشتاين غير صحيحة بطريقة ما، فإن هذا الاختلاف سوف يستمر.

يقول ميتمان: “عندما نلاحظ المزيد والمزيد من الأحداث، أو نرى أحداثًا فردية أعلى صوتًا، فإن ما يمكن أن يحدث هو أن أشرطة الخطأ هذه يمكن أن تتقلص إلى ما يقرب من الصفر، أو يمكن أن تتقلص إلى أن تكون بعيدة عن الصفر”. “إذا تقلص الأمر إلى الابتعاد عن الصفر، فهذا أكثر إثارة للاهتمام.”

أسرار الكون: شيشاير، إنجلترا

اقضِ عطلة نهاية الأسبوع مع بعض ألمع العقول في العلوم، بينما تستكشف أسرار الكون في برنامج مثير يتضمن رحلة لرؤية تلسكوب لوفيل الشهير.