چقدر انرژی از برخورد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم آزاد می‌شود؟ حتی نمی‌توانید آن را تصور کنید

برخورد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، یکی از شگفت‌انگیزترین و باعظمت‌ترین رویدادهای موجود در جهان هستی است که قادر است ساختار فضایی و زمانی را به لرزه درآورد. این سیاه‌چاله‌ها موجوداتی فوق‌العاده سنگین و متراکم هستند، به گونه‌ای که حتی نور نمی‌تواند از دام آن‌ها ب逃، و به همین خاطر است که گمان می‌شود این اجرام تنها به بلعیدن همه چیز مشغولند و هیچ چیزی از آن‌ها خارج نخواهد شد. اما در زمان برخورد دو سیاه‌چاله، مقدار انرژی آزادشده به قدری زیاد است که به سختی می‌توان آن را در ذهن تصور کرد.

برای درک چگونگی آزادسازی این انرژی، نخست باید به سیاه‌چاله‌های دوتایی با جرم ستاره‌ای توجه کنیم. این نوع سیاه‌چاله‌ها به علت چرخه عمر ستاره‌های فوق‌العاده سنگین که به دور یکدیگر می‌چرخند، به وجود می‌آیند. پس از اتمام عمر این ستاره‌ها، آن‌ها منفجر می‌شوند (ابرنواختر) و هسته‌هایشان در نتیجه فروپاشی به سیاه‌چاله‌هایی با جرمی حدود ۱۰۰ برابر خورشید تبدیل می‌گردند.

با این حال، نزدیک شدن به اندازه کافی دو سیاه‌چاله به یکدیگر برای ادغام، رویدادی نادر به شمار می‌آید. اگر این دو جرم بسیار دور از هم باشند، ممکن است فرآیند ادغام آن‌ها بیشتر از عمر ۱۴ میلیارد ساله جهان به طول بینجامد.

در صورت مهیا بودن شرایط و نزدیکی سیاه‌چاله‌ها به یکدیگر، یک پدیده جالب صورت می‌گیرد: به واسطه‌ی امواج گرانشی که تولید می‌کنند، آن‌ها به صورت مارپیچی به هم نزدیک می‌شوند. امواج گرانشی، فرمی از نوسانات در ساختار فضای زمان هستند که با سرعت نور منتشر می‌شوند. هر جرمی که شتاب بگیرد، امواج گرانشی تولید می‌کند؛ حتی وقتی ما از جایی بلند می‌شویم. با این حال، امواج تولیدشده به وسیله انسان بسیار ضعيف و دشوار به شناسایی‌اند. برعکس، سیاه‌چاله‌ها به خاطر وزن بسیار بالای خود و چرخش با سرعت نزدیک به نور، امواج گرانشی قدرتمند و چشم‌گیری ایجاد می‌کنند. این امواج در خارج از افق رویداد شکل می‌گیرند و قابلیت انتشار در کیهان را دارند.

به گفته فیل پلیت، اخترشناس در نشریه ساینتیفیک آمریکن، زمانی که دو سیاه‌چاله امواج گرانشی تولید می‌کنند، انرژی مدار آن‌ها کاهش یافته و به هم نزدیک‌تر می‌شوند. این فرایند باعث افزایش شتاب آن‌ها و تولید امواج قوی‌تری می‌گردد. در آخرین لحظات قبل از ادغام، سیاه‌چاله‌ها با سرعت نزدیک به نور به دور یکدیگر چرخیده و امواج گرانشی عظیمی تولید می‌کنند تا در نهایت به هم بپیوندند و سیاه‌چاله‌ای بزرگ‌تر شکل بگیرد. در حال حاضر، اخترشناسان موفق شده‌اند حدود ۳۰۰ مورد از این ادغام‌ها را از طریق امواج گرانشی شناسایی کنند.