موجات الجاذبية

لكنه اعتبر أن هذا التأثير ضئيل للغاية، لدرجة أنه من المؤكد أنه لن يتسنى إثباته أبدًا. كان ذلك خطأً. رحلة عبر مائة عام من الأبحاث وصولاً إلى أكبر إنجاز في مجال الفيزياء في هذا الألفية.

1916

وجود موجات الجاذبية

نشر ألبرت أينشتاين مقالاً بعنوان «التكامل التقريبي لمعادلات مجال الجاذبية». وفيه تنبأ لأول مرة بوجود موجات الجاذبية. وقد استنتجها من معادلات نظريته النسبية العامة التي نشرها في عام 1915.

1918

صيغ جديدة

وضع ألبرت أينشتاين معادلة لانتشار موجات الجاذبية، والتي لا تزال تعتبر صالحة في الأوساط العلمية حتى اليوم دون أي تغيير يذكر.

1936

هل توجد موجات الجاذبية أم لا؟

راودت أينشتاين شكوك حول صحة نظريته. فكتب مع زميله ناثان روزن بحثًا يزعمان فيه دحض وجود موجات الجاذبية. اكتشف أحد المراجعين خطأً في المنطق؛ ونُشر البحث في النهاية بنتائج مختلفة تمامًا. ولا تزال الشكوك قائمة حول وجود موجات الجاذبية من عدمه.

راودت أينشتاين شكوك حول صحة نظريته. فكتب مع زميله ناثان روزن بحثًا يزعمان فيه دحض وجود موجات الجاذبية. اكتشف أحد المراجعين خطأً في المنطق؛ ونُشر البحث في النهاية بنتائج مختلفة تمامًا. ولا تزال الشكوك قائمة حول وجود موجات الجاذبية من عدمه.

1957

"الخرزة اللاصقة" – تجربة فكرية

تُعقد في تشابل هيل، بولاية كارولينا الشمالية، مؤتمراً دولياً حول نظرية النسبية لأينشتاين. ويتمحور المؤتمر حول تجربة "الخرزة اللاصقة" الفكرية الشهيرة لريتشارد فايمان. يصف فيها الفيزيائي تأثير موجة الجاذبية على كرة صغيرة تتحرك صعودًا وهبوطًا على عصا وتولد حرارة بسبب الاحتكاك. ويخلص الباحثون إلى أن موجات الجاذبية لا بد أن تكون موجودة.

1960

يقوم الفيزيائي جوزيف ويبر بإجراء التجارب الأولى لإثبات الآثار الضئيلة لموجات الجاذبية.

1969

هل نجحت في إثبات ذلك؟

أعلن ويبر أنه نجح في إثبات وجود موجات الجاذبية. وأثارت هذه الأخبار ضجة كبيرة وحفزت العلماء من جميع أنحاء العالم على إجراء تجارب لاحقة. لكن لم تتمكن أي من هذه التجارب من تأكيد اكتشاف ويبر.

1974

الدليل غير المباشر

نجح الفلكيان الأمريكيان جوزيف تايلور وراسل هولس في إثبات وجود موجات الجاذبية بشكل غير مباشر: فقد لاحظا أن فترة دوران نجمين تتناقص ببطء شديد، ولكن بشكل مطرد. ومن الواضح أن هذا النظام يفقد طاقته. والتفسير الوحيد الذي توصل إليه الباحثان لهذه الظاهرة هو انبعاث موجات الجاذبية.

1992

بدأ الباحثون في الولايات المتحدة تشغيل مرصد LIGO (مرصد موجات الجاذبية بالليزر التداخلي). وتتميز هذه التقنية الجديدة بحساسية تفوق الأنظمة السابقة بأربع مرات. ومع ذلك، باءت المحاولات الأولى للعثور على موجات الجاذبية بالفشل.

1993

حصل الفلكيان الأمريكيان تايلور وهولس على جائزة نوبل في الفيزياء تقديراً لإثباتهما غير المباشر لوجود موجات الجاذبية.

2015

أجهزة استشعار LIGO تكتشف موجات الجاذبية

في 14 سبتمبر 2015، التقط الباحثون في مرصد LIGO، باستخدام أجهزة القياس الخاصة بهم، الإشارة الحاسمة القادمة من الفضاء، والتي يبلغ عمرها 1.3 مليار سنة. فقد اندمج ثقبان أسودان معًا. وفي المرحلة الأخيرة، التي استغرقت أقل من ثانية واحدة، أطلق الثقب الأسود العملاق موجات جاذبية قوية لدرجة أن أجهزة الكشف التابعة لـ LIGO تمكنت من رصدها على الأرض. يبدأ العلماء في تحليل البيانات.

2016

اكتشاف علمي مذهل

أنهى العلماء تحليل البيانات. وأصبحوا الآن على يقين من أن الإشارة التي استقبلوها عام 2015 بواسطة أجهزة الكشف LIGO تعود بنسبة 99.99999 في المائة إلى موجات الجاذبية. إنها ضجة علمية.

2019

إشارات من مسافة 520 مليون سنة ضوئية

رصدت الشبكة الدولية لأجهزة كشف الموجات الثقالية إشارة ثانية من اندماج نجمي نيوترونيين. وقد صنف كل من جهاز LIGO-Livingston وجهاز Virgo الإشارة التي أُطلق عليها اسم GW190425 في 25 أبريل 2019 على أنها «حدث بالغ الأهمية». تأتي الإشارة من مسافة تبلغ حوالي 520 مليون سنة ضوئية، أي أبعد بأربع مرات من أول موجة جاذبية ناتجة عن اندماج نجمين نيوترونيين في أغسطس 2017. ساهم باحثون من معهد ألبرت أينشتاين في هانوفر في هذا الاكتشاف من خلال طرق الكشف عن الإشارة وتحليلها. وقاموا بإنشاء نماذج لموجات الجاذبية المتوقعة من اندماج النجوم النيوترونية.

2020

إشارة لم يسبق لها مثيل

تحققت توقعات الباحثين في مجال موجات الجاذبية: فقد أصبح اكتشاف موجات الجاذبية جزءًا من عملهم اليومي. لكنهم نشروا الآن إشارة لم يسبق لهم أن رأوها من قبل: تظهر GW190412 لأول مرة كيف يندمج ثقبان أسودان بكتل مختلفة جدًا معًا – حيث يبتلع ثقب أسود كبير تبلغ كتلته حوالي 30 ضعف كتلة الشمس ثقبًا أسودًا أصغر تبلغ كتلته حوالي ثمانية أضعاف كتلة شمسنا. لا تتيح هذه الملاحظة قياسات أكثر دقة للخصائص الفيزيائية الفلكية للنظام فحسب، بل تسمح أيضًا لعلماء LIGO-Virgo بتأكيد تنبؤ لم يتم اختباره حتى الآن في نظرية النسبية العامة لأينشتاين.