برخورد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم چقدر انرژی آزاد می‌کند؟ نمی‌توانید تصور کنید

برخورد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم یکی از عظیم‌ترین و هیجان‌انگیزترین پدیده‌های کیهان است و وقتی رخ می‌دهد، می‌تواند کل ساختار فضا و زمان را بلرزاند. سیاه‌چاله‌ها اجرام فوق‌العاده سنگین و چگال هستند که حتی نور هم ناتوان است از آن‌ها فرار کند و این ویژگی باعث می‌شود تصور کنیم آن‌ها فقط همه چیز را می‌بلعند و هیچ چیزی از درونشان بیرون نمی‌آید. اما وقتی برخورد دو سیاه‌چاله رخ می‌دهد، آن‌قدر انرژی آزاد می‌شود که به سختی می‌توان تصور کرد.

برای اینکه بفهمیم این انرژی از کجا می‌آید، ابتدا به سیاه‌چاله‌های دوتایی با جرم ستاره‌ای نگاه می‌کنیم. این نوع سیاه‌چاله‌ها از جفت ستاره‌های بسیار سنگین شکل می‌گیرند که به دور هم می‌چرخند. وقتی این ستاره‌ها عمر خود را به پایان می‌رسانند، منفجر می‌شوند (ابرنواختر)، هسته‌هایشان فرو می‌پاشد و سیاه‌چاله‌هایی با جرم حداکثر حدود ۱۰۰ برابر خورشید ایجاد می‌کنند.

اما اینکه دو سیاه‌چاله به اندازه کافی نزدیک باشند تا با هم ادغام شوند، بسیار نادر است. اگر این دو سیاه‌چاله میلیاردها کیلومتر از هم فاصله داشته باشند، ممکن است ادغامشان بیشتر از عمر ۱۴ میلیارد ساله جهان طول بکشد.

اگر شرایط مناسب باشد و سیاه‌چاله‌ها به اندازه کافی نزدیک شوند، اتفاقی جالب رخ می‌دهد: آن‌ها به دلیل امواج گرانشی‌ که تولید می‌کنند، به صورت مارپیچی به سمت هم نزدیک می‌شوند. امواج گرانشی، موج‌هایی هستند که در ساختار فضا و زمان ایجاد می‌شوند و با شتاب نور حرکت می‌کنند. هر جرم شتاب‌دار امواج گرانشی تولید می‌کند، حتی وقتی ما از جایمان بلند می‌شویم. اما امواجی که توسط انسان ایجاد می‌شوند بسیار ضعیف و تشخیص‌ناپذیرند. سیاه‌چاله‌ها اما آن‌قدر سنگین‌اند و با شتاب نزدیک به نور به دور هم می‌چرخند که امواج گرانشی بسیار قدرتمند و چشمگیر تولید می‌کنند. این امواج خارج از محدوده افق رویداد شکل می‌گیرند؛ بنابراین می‌توانند در کیهان منتشر شوند.

آن‌طور که فیل پلیت، اخترشناس در ساینتیفیک آمریکن توضیح می‌دهد، وقتی دو سیاه‌چاله امواج گرانشی تولید می‌کنند، انرژی مدار آن‌ها کاهش پیدا می‌کند و به هم نزدیک‌تر می‌شوند. این اتفاق باعث می‌شود شتاب آن‌ها افزایش یابد و امواج قوی‌تری تولید کنند. در آخرین ثانیه‌های پیش از ادغام، سیاه‌چاله‌ها با شتاب نزدیک به نور به دور هم می‌چرخند و امواج گرانشی عظیم ایجاد می‌کنند تا اینکه سرانجام به هم می‌پیوندند و سیاه‌چاله‌ای بزرگ‌تر شکل می‌دهند. تاکنون اخترشناسان توانسته‌اند حدود ۳۰۰ مورد از این ادغام‌ها را با امواج گرانشی ثبت کنند.