از دیدگاه فیزیک، برخی از جذابترین بخشهای جهان، سیاهچالههای در حال ادغام هستند؛ به همین دلیل دانشمندان زمان زیادی صرف پیدا کردن آنها میکنند. یکی از جدیدترین تلاشها در این زمینه، توسط همکاری NANOGrav (رصدخانه نانوهرتزی شمال آمریکا برای امواج گرانشی) انجام شد و نتایج آن در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر گردید.
هرچند آنها شواهد قطعی و روشنی از امواج گرانشی پیوسته (continuous) ناشی از سیستمهای سیاهچالههای در حال ادغام پیدا نکردند، اما توانستند هشدارهای کاذب زیادی را شناسایی کنند و حتی برخی باورهای نادرست درباره مواردی که قبلاً فکر میکردیم واقعاً وجود دارند را رد نمایند.
NANOGrav مانند آشکارسازهای گرانشی سنتی (مثل LIGO) نیست. LIGO و دیگر آشکارسازهای زمینی از لیزرهای بسیار طولانی استفاده میکنند تا اختلالات بسیار کوچک ناشی از امواج گرانشی را که فوتونهای لیزر را جابهجا میکنند، تشخیص دهند. اما NANOGrav رویکردی متفاوت دارد و از ۶۸ تپاختر (پالسار) به عنوان آشکارساز استفاده میکند. تپاخترها به خاطر زمانبندی بسیار منظمشان معروفاند و هر گونه انحراف از این نظم میتواند ناشی از امواج گرانشی باشد. بنابراین، یافتن الگوهای منظم و تکرارشونده در تغییر زمانبندی یک تپاختر، میتواند شواهد محکمی برای وجود امواج گرانشی پیوسته ناشی از ادغام سیاهچالهها باشد.
با وجود کمک تپاخترها، جستوجو در کل آسمان برای یافتن منابع احتمالی، متغیرهای زیادی به همراه دارد. به همین دلیل، پژوهشگران NANOGrav تصمیم گرفتند روی زیرمجموعه خاصی از کاندیداهای محتمل تمرکز کنند؛ که مشاهدات رادیویی و نوری نشان میداد ممکن است سیاهچالههای در حال ادغام در آنها وجود داشته باشد. آنها ۱۱۴ کهکشان را که الگوی نوسان منظمی (flickering) نشان میدادند انتخاب کردند و توجهشان را به تپاخترهایی معطوف کردند که میتوانستند امواج گرانشی ناشی از همین کهکشانها را تشخیص دهند.
پاسخ کوتاه به آنچه یافتند: هیچ چیز قطعی.
اما نتایج منفی در علم هم میتواند هیجانانگیز باشد. در این مورد، آنها توانستند وجود سیاهچاله در حال ادغام در مرکز کهکشان معروف به 3C 66B را رد کنند — یا دستکم جرم آن سیاهچالههای در حال ادغام را به مقداری بسیار کمتر از آنچه قبلاً تصور میشد محدود سازند.
علاوه بر این، دو هسته فعال کهکشانی (AGN) جالب توجه پیدا کردند، ولی این دو در آزمون آماری نهایی موفق نشدند تا ثابت کنند واقعاً جفت سیاهچالههای در حال ادغام هستند. با این حال، این مانع از آن نشد که نامهای شخصیسازیشدهای برایشان انتخاب شود: SDSS J1536+0441 به نام «روهان» (Rohan) نامگذاری شد؛ به افتخار روهان شیواکومار، دانشجوی کارشناسی دانشگاه ییل که ابتدا این سیستم را تحلیل کرده بود.
چون فقط دو کاندیدای واقعاً جالب وجود داشت و ظاهراً کسی در تیم NANOGrav طرفدار آثار تالکین است، کهکشان جالب دیگر — SDSS J0729+4008 — نام «گوندور» (Gondor) را گرفت.
روهان از هر دو جالبتر بود، زیرا پیشتر در دادههای الکترومغناطیسی به عنوان یک «نشانه قطعی» (smoking gun) برای جفت سیاهچاله معرفی شده بود؛ به خاطر نمایش خطوط انتشار دوقلهای (double-peaked). اما وقتی روهان اعداد را روی دادههای تپاخترها محاسبه کرد، جرم مورد نیاز برای سیاهچالهها در بالاترین محدوده ممکن قرار گرفت. همانطور که در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه ییل آمده، این مورد قطعاً ارزش پیگیری بیشتر دارد.
گوندور هم به نظر میرسید الگوی دورهای منظمی در نوسان نور تپاخترها نشان میدهد، اما این الگو در طول ۱۵ سال مطالعه کمکم محو شد. این هدف همچنین به تپاخترهای «پرنویز» وابسته بود، بنابراین سیگنال ظاهراً دورهای ممکن است فقط نویز بوده باشد.
اما مهمترین نکته این مقاله، ارائه نقشه راهی است برای استفاده از تپاخترها جهت تشخیص ادغام جفت سیاهچالهها. دادههای NANOGrav اکنون به حساسیت کافی نزدیک شده تا این سیگنالها را بگیرد — و در برخی موارد حتی میتوان از آن برای تأیید (یا رد) یافتههای مطالعات طیف الکترومغناطیسی استفاده کرد.
نویسندگان معتقدند ترکیب دادههای NANOGrav با دیگر منابع تپاختری مانند آرایه بینالمللی زمانبندی تپاختر (International Pulsar Timing Array) باعث افزایش حساسیت خواهد شد و امیدوارند در سالهای آینده، اولین تشخیص تأییدشده امواج گرانشی از یک جفت سیاهچاله ابرپرجرم فردی (individual supermassive black hole binary) انجام شود.
