בפברואר 2016, מדענים העובדים במצפה הכוכבים של גל אינטראקטיבי בלייזר (LIGO) עשו היסטוריה כאשר הודיעו על איתורם הראשון של גלי הכבידה אי פעם. מאז אותה תקופה, חקר גלי הכבידה התקדם משמעותית ופתח אפשרויות חדשות לחקר היקום והחוקים השולטים בו.
לדוגמה, צוות מאוניברסיטת פרנקורט אם מיין הראה לאחרונה כיצד ניתן להשתמש בגלי הכבידה כדי לקבוע כמה כוכבי נויטרונים מסיביים יכולים להגיע לפני שהם קורסים לחורים שחורים. זו נותרה תעלומה מאז שהתגלו לראשונה כוכבי הנויטרונים בשנות השישים. ועם גבול מסה עליון שנקבע כעת, מדענים יוכלו לפתח הבנה טובה יותר של התנהגות החומר בתנאים קיצוניים.
המחקר המתאר את ממצאיהם הופיע לאחרונה בכתב העת המדעי מכתבי העיתון האסטרופיסי תחת הכותרת "שימוש בתצפיות על גל הכבידה ויחסים מעין-אוניברסליים בכדי להגביל את המסה המרבית של כוכבי הניוטרון". את המחקר הובילו לוצ'יאנו רזולה, יו"ר האסטרופיזיקה התיאורטית ומנהל המכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת פרנקפורט, בסיוע שהעניקו תלמידיו, אליאס מוסט ולוקאס וויי.
לצורך המחקר, צוות החוקרים שקל את התצפיות האחרונות שנעשו על אירוע גל הכבידה המכונה GW170817. אירוע זה, שהתקיים ב- 17 באוגוסט, 2017, היה הגל הכבידתי השישי שהתגלה על ידי מצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר לייזר (LIGO) ומצפה הכפר הבתולה. בניגוד לאירועים קודמים, אירוע זה היה ייחודי בכך שנראה שהוא נגרם כתוצאה מהתנגשות ופיצוץ של שני כוכבי נויטרונים.
ואילו אירועים אחרים התרחשו במרחקים של כמיליארד שנות אור, GW170817 התרחש רק 130 מיליון שנות אור מכדור הארץ, מה שאיפשר גילוי ומחקר מהיר. בנוסף, על סמך דוגמנות שנערכה חודשים לאחר האירוע (ובשימוש בנתונים שהושגו על ידי מצפה הרנטגן של צ'נדרה) נראה כי ההתנגשות הותירה אחריה חור שחור כשריד.
הצוות גם אימץ גישה "יחסים אוניברסליים" למחקרם, אשר פותח על ידי חוקרים מאוניברסיטת פרנקפורט לפני מספר שנים. גישה זו מרמזת שלכל כוכבי הנויטרונים יש תכונות דומות הניתנות לביטוי במונחים של כמויות חסרות ממדים. בשילוב עם נתוני ה- GW, הם הגיעו למסקנה כי המסה המרבית של כוכבי נויטרונים לא מסתובבים אינה יכולה לעלות על 2.16 מסות שמש.
כפי שהסביר פרופ 'רזולה בהודעה לעיתונות מאוניברסיטת פרנקפורט:
"היופי של מחקר תיאורטי הוא בכך שהוא יכול לחזות. אולם התיאוריה זקוקה נואשות לניסויים כדי לצמצם חלק מחוסר הוודאות שלה. לפיכך די מדהים שהתבוננות במיזוג כוכבי נויטרונים בינאריים יחיד שהתרחש במרחק של מיליוני שנות אור בשילוב עם היחסים האוניברסליים שהתגלו באמצעות העבודה התיאורטית שלנו, אפשרו לנו לפתור חידה שראתה כל כך הרבה ספקולציות בעבר. "
מחקר זה הוא דוגמה טובה לאופן בו מחקר תיאורטי וניסוי יכולים לחפוף יחד כדי לייצר מודלים טובים יותר של תחזיות מודעות. מספר ימים לאחר פרסום המחקר, קבוצות מחקר מארצות הברית ויפן אישרו את הממצאים באופן עצמאי. באותה מידה, צוותי המחקר אישרו את ממצאי המחקרים בגישות וטכניקות שונות.
בעתיד צפויה אסטרונומיה של גל הכבידה לצפות באירועים רבים נוספים. ובעזרת שיטות משופרות ומודלים מדויקים יותר העומדים לרשותם, אסטרונומים עשויים ללמוד עוד יותר על הכוחות המסתוריים והחזקים ביותר בעבודה ביקום שלנו.
