עוד בשנת 2017, גל כבידה צלצל ברחבי כדור הארץ כמו הטון הצלול של פעמון. זה מתח ויישב כל אדם, נמלה וכלים מדעיים על פני כדור הארץ כשהוא עבר באזור המרחב שלנו. כעת, חוקרים חזרו לחקור את הגל הזה ומצאו בו נתונים נסתרים - נתונים שעוזרים לאשש רעיון אסטרופיזיקה בן עשרות שנים.
גל 2017 זה היה עניין גדול: לראשונה, לאסטרונומים היה כלי שיכול לזהות ולהקליט אותו כשעבר, המכונה מצפה הכוכבים לייזר אינטרפרומטר (Gravitational-Wave Observatory) (LIGO). הגל הראשון הזה היה התוצאה, הם מצאו, של שני חורים שחורים שמתרסקים יחד הרחק בחלל. ועכשיו, צוות אסטרופיסיקאים בחן עוד את ההקלטה ומצא משהו שאחרים חשבו שייקח עשרות שנים לחשוף: אישור מדויק ל"משפט ללא השיער ". היבט מהותי זה של תורת החור השחור מתקיים לפחות בשנות השבעים - משפט שסטיבן הוקינג מפקפק במפורסם.
כשפיזיקאים אומרים כי לחורים שחורים אין "שיער", אמר מקסימיליאנו איסי, פיזיקאי ב- MIT ומחבר הראשי של העיתון, הם מתכוונים שאובייקטים אסטרופיזיים הם פשוטים מאוד. חורים שחורים נבדלים זה מזה רק בשלוש אופנים: קצב הסיבוב, המסה והמטען החשמלי. ובעולם האמיתי, חורים שחורים ככל הנראה אינם שונים בהרבה במטען חשמלי, כך שהם נבדלים זה מזה רק מבחינת המסה והסיבוב. פיסיקאים מכנים חפצים קירחים אלה "חורים שחורים בקר".
חוסר שיער הופך חורים שחורים מאוד שונים כמעט מכל אובייקט אחר ביקום, אמר איסי ל- Live Science. כאשר פעמון אמיתי מצלצל, למשל, הוא פולט גלי קול וכמה גלי כבידה לא ניתן להבחין, קלושים להפליא. אבל זה חפץ הרבה יותר מסובך. פעמון עשוי מחומר, למשל (ברונזה אולי, או מברזל יצוק), ואילו על פי דגם ללא שיער, חורים שחורים הם כולם יחידים אחידים. לכל פעמון יש גם צורה מעט ייחודית, ואילו חורים שחורים הם כולם נקודות אינסופיות וחסרות ממדים בחלל המוקפים באופקי אירוע כדוריים. ניתן לזהות את כל התכונות של פעמון בצליל שהפעמון משמיע - לפחות אם אתה יודע משהו על פעמונים וגלי קול. אם היית יכול לחוש איכשהו את גלי הכבידה של הפעמון, היית מזהה את ההבדלים בהרכב הפעמון וצורתם גם בהם, אמר איסי.
"הסוד לכל העסק הזה הוא שצורת הגל - התבנית של מתיחה וסחיטה זו - מקודדת מידע על המקור, הדבר שעשה את הגל הכבידה הזה", אמר ל- Live Science.
ואסטרונומים שחקרו את גל 2017 למדו רבות על התנגשות החור השחור שהולידה אותו, אמר איסי.
אבל ההקלטה הייתה קלושה, ולא כל כך מפורטת. LIGO, גלאי הגל הכבידתי הטוב ביותר בעולם, השתמש בלייזר כדי למדוד את המרחקים בין מראות המסודרות במרחק של כקילומטר (4 קילומטרים) זה מזה בדגם L במדינת וושינגטון. (מזל בתולה, גלאי דומה, הרים גם את הגל באיטליה.) כשהגל התגלגל על LIGO, הוא עיוות את זמן המרחב עצמו וכל הזמן מעט שינה את המרחק הזה. אבל הפרטים של אותו גל כבד לא היו מספיק אינטנסיביים כדי שהגלאים יתעדו, אמר איסי.
"אבל זה כמו שאנחנו מקשיבים מרחוק מאוד," אמר איסי.
באותה תקופה, הגל הזה הציע מידע רב. החור השחור התנהג כצפוי. לא היו עדויות ברורות לכך שחסר לו אופק אירועים (האזור שמעבר אליו אין אור יכול להימלט) והוא לא חרג באופן דרמטי ממשפט ללא השיער, אמר איסי.
אולם החוקרים לא יכלו להיות בטוחים ברבים מהנקודות הללו, במיוחד משפט המשפט ללא השיער. החלק הפשוט ביותר של צורת הגל למחקר, אמר איסי, הגיע לאחר ששני החורים השחורים התמזגו לחור שחור גדול יותר. הוא המשיך לצלצל למשך זמן מה, ממש כמו פעמון מכה, שולח את עודפי האנרגיה שלו לחלל כגלים כבידה - מה שהאסטרופיסיקאים מכנים תהליך "השבתה".
באותה תקופה, חוקרים שבדקו את נתוני LIGO הבחינו רק בצורת גל אחת ברינגטון. החוקרים חשבו כי ייקח עשרות שנים לפתח מכשירים רגישים מספיק כדי להרים כל גוון שקט יותר בשבת. אך אחד מעמיתיו של איסי, מאט גייזלר, פיזיקאי במכון הטכנולוגי בקליפורניה, הבין כי הייתה תקופה קצרה מיד לאחר ההתנגשות, שם ההתקפות הייתה מספיק אינטנסיבית כדי ש- LIGO תיעד יותר פרטים מהרגיל. וברגעים ההם הגל היה חזק דיו לכך שליגו הרים צליל צלילי - גל שני בתדר שונה, מאוד כמו התווים המשניים הקלושים שנשמעים בצליל של פעמון מכה.
בכלי נגינה, גוונים העליונים נושאים את מרבית המידע המעניק לכלים את הצלילים הייחודיים שלהם. הדבר נכון גם לגבי גווני הגל של כבידה, הוא אמר. וטון הגישה החדש שנחשף הבהיר במידה רבה את הנתונים על החור השחור המתעגל, אמר איסי.
זה הראה, לדבריו, שהחור השחור לפחות היה קרוב מאוד לחור השחור של קר. ניתן להשתמש במשפט ללא השיער כדי לחזות כיצד ייראה גוון הצליל; איסי וצוותו הראו שהטון הצליל די תואם את התחזית הזו. עם זאת, הקלטת האוברטון לא הייתה מאוד ברורה, ולכן עדיין ייתכן שהטון היה שונה במקצת - בערך 10% - ממה שהמשפט היה חוזה ...
כדי לעלות מעבר לרמת הדיוק ההיא, הוא אמר, יהיה עליכם לחלץ טון צלול ברור יותר מצורת הגל של התנגשות בחור שחור, או לבנות מכשיר רגיש יותר מליגו, אמר איסי.
"פיזיקה מתקרבת להתקרב יותר", אמר איסי. "אבל לעולם אינך יכול להיות בטוח."
יתכן אפילו שהאות מהטון הצלילי אינו אמיתי, אלא התרחש במקרה פשוט בגלל תנודות אקראיות של הנתונים. הם דיווחו על "אמון של 3.6 ג" בקיומו של הטון. המשמעות היא שיש סיכוי של 1 ל- 6,300 שהאפסון האותי אינו אות אמיתי מהחור השחור.
ככל שהמכשירים משתפרים ומגלים גלי כבידה יותר, כל המספרים הללו צריכים להיות בטוחים ומדויקים יותר, אמר איסי. LIGO כבר עברה שדרוגים שהפכו את איתור התנגשויות חור שחור לשגרה למדי. שדרוג נוסף, המתוכנן לאמצע 2020, אמור להגדיל את הרגישות שלו פי עשרה, כך לפי נתוני הפיזיקה העולמית. ברגע שהאנטנה החללית המבוססת על חלל לייזר מבוסס שטח (LISA) משוגרת באמצע שנות ה- 2030, האסטרונומים צריכים להיות מסוגלים לאשר את חוסר השיער של חורים שחורים עד דרגות וודאות בלתי אפשריות כיום.
עם זאת, אמר איסי, זה תמיד אפשרי כי חורים שחורים אינם קרחים לחלוטין - יתכן ויש להם איזה פוך אפרסק קוונטי שהוא פשוט רך מדי וקצר מכדי שהמכשירים שלנו יוכלו להרים.
