במסיבת עיתונאים מיוחדת שנערכה אמש (ד') בטורינו שאיטליה, במסגרת כנס שרי המדע של מדינות ה-G7, נציגי LIGO (ראשי תיבות של Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) האמריקאי ו-Virgo האיטלקי-צרפתי הודיעו על גילויים של גלי כבידה שנוצרו בהתמזגות של שני חורים שחורים – במרחק שיא של 1.8 מיליארד שנות אור מכדור הארץ.
לפני 1.8 מיליארד שנה, שני חורים שחורים, אחד במסה של 31 שמשות ואחד במסה של 25 שמשות, התמזגו לחור שחור אחד במסה של 53 שמשות. אם שמתם לב שנעלמו להן 3 מסות שמש, זו אינה טעות בחישוב. שלוש מסות השמש החסרות השתחררו כאדוות במרקם המרחב-זמן, וב-14 באוגוסט, בשעה 01:30:43, עיוותו לרגע גם את מערכת השמש וכדור הארץ.
לא מדובר כמובן בסוג האדוות שיפילו לכם את האגרטל בבית, אם כי גם הוא חלק מאותו רצף של מרחב-זמן שכולנו חלק ממנו. ועדיין, מדובר בהפרעות שניתן למדוד הלכה למעשה. גלי כבידה נמדדו לראשונה באופן ישיר בפברואר 2016. זה קרה 100 שנה לאחר שאלברט איינשטיין חזה את קיומם בתורת היחסות הכללית. גלי כבידה, או גלים גרביטציוניים, הם הפרעה מתפשטת של עקמומיות המרחב-זמן, כלומר של מרקם היקום עצמו, והם נוצרים באירועים האלימים ביותר ביקום, כמו סופרנובות, התמזגויות של שני כוכבי נייטרונים והתמזגויות של שני חורים שחורים.
גלי הכבידה שנמדדו ב-2016 נוצרו כאשר שני חורים שחורים, במסות של 36 ו-29 מסות שמש, התמזגו לחור שחור אחד בעל מסה של כ-60 שמשות בלבד. בדומה לאדוות במים, המסה העודפת התפשטה ביקום במהירות האור, תוך כדי שהיא מעוותת את מרקם המרחב-זמן של כדור הארץ, במרחק 1.3 מיליארד ק"מ מהאירוע – עיוות שנמדד בשני גלאי LIGO. מאז נמדדו עוד שני אירועים של גלי כבידה, שניהם כתוצאה מהתמזגות חורים שחורים, ואילו הגלים שנמדדו ב-14 באוגוסט, אירוע בשם GW170814, הם הראשונים שהורגש גם בגלאי Virgo שבפאתי העיר פיזה.
אנימציה המראה את שדות הכבידה של שני החורים השחורים מתמזגים – ומשחררים גלי כבידה
השימוש בגלי כבידה: ענף חדש במדע
שיתוף הפעולה בין שני גלאי LIGO הממוקמים בארה"ב לגלאי Virgo שבאיטליה הוא שאפשר את המדידה ההיסטורית, ברמת דיוק גבוהה פי 10 מאשר שני גלאי LIGO לבדם. התגלית החדשה מעוררת תקווה לגילוי של גלי כבידה גם כתוצאה מהתמזגות של שני כוכבי נייטרונים. לפי הערכות, התמזגויות של כוכבי נייטרונים נפוצות יותר מהתמזגויות של חורים שחורים, אולם לאחר הקריסה הכבידתית, כוכבי נייטרונים הם בעלי מסה של פחות מ-3 שמשות – כעשירית מהמסה של החורים השחורים שהתמזגותם נמדדה באוגוסט. משום ששדות הכבידה קטנים יותר, גם גלי הכבידה שהם מייצרים בעת ההתמזגות קטנים יותר, מה שמסביר מדוע עד היום עוד לא נמדדו גלי כבידה מאירועים אלו.
הענף החדש של אסטרונומיית גלי כבידה (Gravitational-wave astronomy) מהווה צוהר חדש להבנת היקום. באופן מסורתי, מדע האסטרונומיה מסתמך על קרינה אלקטרומגנטית – ראשית, בטווח האור הנראה, ולאחר מכן בתדרים אחרים בספקטרום האלקטרומגנטי, כמו גלי רדיו, רנטגן וגמא. אסטרונומיית גלי כבידה עושה שימוש בתופעה שונה לגמרי, מה שמאפשר לחוקרים להציץ לתופעות במרחקים אדירים, כמו גם ללמוד על גופים שאינם פולטים אור, כמו חורים שחורים.
