دانشمندان در یک کشف بزرگ بالاخره با استفاده از امواج گرانشی، برخورد یک ستاره نوترونی با یک سیاه‌چاله را ثبت و شناسایی کردند. برخورد دو سیاه‌چاله و ستاره‌های نوترونی همدم آن‌ها در فاصله حدود ۹۰۰ میلیون سال نوری از زمین در دو کهکشان اتفاق افتاده است. امواج و لرزه‌های فضا-زمان حاصل از این برخورد شدید از آن زمان تاکنون در فضا سیر کرده است. یکی از آن‌ها ژانویه سال گذشته و دیگری ۱۰ روز پس از آن به زمین رسیدند. این دو دسته از امواج گرانشی کشفی بزرگ در درک ما از کیهان محسوب می‌شوند و می‌توانند نهایتا ماهیت روندهای به شدت اسرارآمیز و عجیبی که گیتی را شکل داده‌اند برای ما آشکار کنند.
مشاهدات انجام‌شده از این برخورد و [همچنین] کشف امواج گرانشی ارسال‌‌شده از آن با تلاطم و موجی که در جهان ایجاد کرده است، می‌تواند از برخی از ژرف‌ترین رازهای این پدیده پرده بردارد. رازهایی از جمله اینکه ماده چگونه ساخته شده و معماهایی بسیار بنیادین درباره اینکه فضا و زمان چگونه کار می‌کنند.
سوزان اسکات، یکی از نویسندگان این پژوهش جدید که در «آستروفیزیکال ژورنال لترز» (The Astrophysical Journal Letters) منتشر شده است، می‌گوید: «این برخوردها، گیتی را تا حد زیادی لرزانده و ما امواج تولید شده این تلاطم‌های ارسال شده را که با سرعت زیاد در کیهان حرکت می‌کنند آشکارسازی کرده‌ایم. هر کدام از این برخوردها صرفا برخورد و به هم خوردن دو جرم عظیم و چگال نیست. این واقعا مانند پَک-مَن (بازی رایانه‌ای Pac-Man) است. با سیاهچالهای که کل ستاره نوترونی همدم (ستاره ندیم) خود را می‌بلعد. این‌ها رخدادهای فوق‌العاده‌ای‌اند و ما مدت‌ها برای مشاهده آن‌ها صبر کرده بودیم. از این رو اینکه بالاخره این [امواج گرانشی] را ثبت کرده‌ایم شگفت‌انگیز و باورنکردنی است.»
دانشمندان دهه‌هاست که در جست‌وجوی ستاره‌های نوترونی بوده‌اند که در کهکشان ما به دور سیاهچالهها می‌چرخند اما چیزی پیدا نکردند. کشف جدید – از سیاهچالهای بیرون از کهکشان ما – به معنای آن است که دانشمندان بالاخره آن را پیدا کرده‌اند.
آسترید لمبرتز، پژوهشگر مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه (CNRS)، در رصدخانه «نیس» فرانسه می‌گوید: «ما بالاخره می‌توانیم بدانیم که چه تعداد از این سامانه‌ها وجود دارند، هر از چند گاه با یکدیگر برخورد می‌کنند و ادغام می‌شوند و اینکه چرا هنوز نمونه‌هایی از آن در کهکشان راه شیری ندیده‌ایم.»
امواج گرانشی سال‌ها غالبا به لحاظ نظری مطرح بود و هیچ کسی حتی یک نمونه از آن‌ها را مستقیما مشاهده نکرده بود. به جز اینکه دانشمندان در سال ۲۰۱۶ اعلام کردند این امواج را در فضا-زمان آشکارسازی کرده‌اند که از برخورد یک جفت سیاه‌چاله ساطع شده‌اند و از آن زمان تاکنون از این امواج برای مشاهده دقیق سایر پدیده‌های موجود در کیهان استفاده شده است.
محققان در گذشته از امواج گرانشی برای آشکارسازی برخورد بین جفت سیاهچالهها و ستاره‌های نوترونی استفاده کرده‌اند. اما این کشف جدید نخستین باری است که دانشمندان آن‌ها را در یک ادغام «مختلط» در حال برخورد با یکدیگر مشاهده کرده‌اند.
چیس کیمبال، از دانشگاه نورت‌وسترن که یکی از نویسندگان این پژوهش بوده، می‌گوید این به معنای آن است که دانشمندان اینک بالاخره می‌توانند «قطعات گمشده این عکس خانوادگی» را کنار هم بچینند. دانشمندان اکنون می‌توانند جزییاتی از هر سه نوع ادغام گردآوری کنند که به نوبه خود می‌تواند نگاه جدیدی را نسبت به عالم هستی بگشاید.
اولین نمونه از این دو ادغام در روز پنجم ژانویه سال گذشته (۱۵ دی ۱۳۹۸) آشکارسازی شد و برخورد سیاهچالهای در حدود ۹ برابر جرم خورشید با یک ستاره نوترونی با نصف جرم ستاره ما را شامل می‌شد. دومین نمونه در روز پانزدهم ژانویه (۲۵ دی ۱۳۹۸) به زمین رسید و شامل سیاه‌چاله ای با شش برابر جرم خورشید و یک ستاره نوترونی با یک و نیم برابر جرم خورشید بود.
با رسیدن این امواج گرانشی به زمین، تجهیزات لایگو (Ligo) و ویرگو (Virgo) که برای شناسایی امواج گرانشی در مناطق مختلف زمین پراکنده‌اند این امواج را آشکارسازی کردند. مشاهدات مختلف، به دلیل پراکندگی این تجهیزات در نقاط مختلف زمین می‌تواند برای محاسبه و تخمین منبع این امواج مورد استفاده قرار گیرد و امواجی را در بخشی از پهنه آسمان به اندازه حدودی سه هزار برابر ماه کامل شناسایی کند. این واقعیت که دانشمندان توانستند این دو رخداد را به صورت جداگانه مشاهده کنند، باعث می‌شود که دانشمندان بتوانند تخمین بزنند که این برخوردها در گیتی هرچند وقت یک‌بار رخ می‌دهد. اگرچه همه این برخوردها قابل آشکارسازی نیستند، محققان فکر می‌کنند که هر ماه یکی از چنین ادغام‌هایی در فاصله یک میلیارد سال نوری اتفاق می‌افتد.
دانشمندان هنوز نمی‌دانند چنین سامانه‌های دوتایی چگونه و از کجا می‌آیند. اما این سه ماجرا نشان می‌دهد که آن‌ها از مجموعه‌های دوتایی ستارگان ناشی می‌شوند و به عبارتی از مرکز کهکشان‌ها و محیط‌های چگال می‌آیند که شامل خوشه های جوان ستاره‌ای‌اند.
دانشمندان امیدوارند که مشاهدات بعدی – [با کمک تلسکوپ‌هایی] که اینک پیشاپیش برای پرتاب در تابستان سال آینده آماده شده‌اند، به یافتن پاسخ این پرسش‌ها و پرسش‌هایی بیشتر کمک کند. مایا فیشباخ، پژوهشگر پسادکترا در پروژه اینشتین ناسا به عنوان بخشی از مجموعه علمی «لایگو» و یکی از نویسندگان این مقاله گفت: «ما اینک نخستین نمونه از ادغام سیاه چاله‌ها با ستاره‌های نوترونی را مشاهده کرده‌ایم. از این رو می‌دانیم که آن‌ها آن بیرون وجود دارند.»
او افزود: «اما هنوز چیزهای بسیاری هست که درباره ستاره‌های نوترونی و سیاهچالهها نمی‌دانیم اینکه آن‌ها چقدر می‌توانند بزرگ و کوچک شوند، با چه سرعتی می‌توانند بچرخند، چگونه با [ستاره] همدم خود ادغام می‌شوند. ما با داده‌های آتی امواج گرانشی آمارهایی در اختیار خواهیم داشت که به این پرسش‌ها پاسخ دهیم و در نهایت بفهمیم که بزرگ‌ترین اجرام موجود در گیتی چگونه ایجاد شده‌اند.»