امواج گرانشی—اختلالاتی در بافت فضا-زمان که در اثر رویدادهای کیهانی خشونت‌بار ایجاد می‌شوند—با سرعت نور در تمام جهات حرکت می‌کنند و در نهایت مانند موج‌های روی آب کم‌کم محو می‌شوند. اما برخی از این رویدادها آن‌قدر مخرب و شدید هستند که اختلالاتی در فضا-زمان ایجاد می‌کنند که بیشتر به موج‌های قدرتمند شباهت دارند تا موج‌های کوچک، و انرژی کافی برای رسیدن به آشکارسازهای ما روی زمین دارند.
امروز، همکاری علمی LIGO از شناسایی عظیم‌ترین ادغام سیاه‌چاله‌ها که تاکنون شناخته شده، خبر داد؛ محصول نهایی این رویداد به نظر می‌رسد سیاه‌چاله‌ای غول‌پیکر باشد که بیش از ۲۲۵ برابر جرم خورشید دارد. بسیاری از ویژگی‌های این سیگنال، که با نام GW231123 شناخته می‌شود، با مدل‌های شناخته‌شده‌ی تحول ستاره‌ای در تضاد است و فیزیک‌دانان را به تکاپو انداخته تا درک کنند چنین ادغامی چگونه ممکن بوده است.
LIGO، یا رصدخانه‌ی موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری، در سال ۲۰۱۵ با شناسایی نخستین موج گرانشی تاریخ علم فیزیک را متحول کرد و پژواک کیهانی برخورد دو سیاه‌چاله را ثبت کرد. از زمان این کشف که جایزه نوبل را به همراه داشت، همکاری بین‌المللی LIGO با مشارکت رصدخانه‌های Virgo در ایتالیا و KAGRA در ژاپن، به نظارت دقیق خود بر کهکشان ادامه داده است. این همکاری تا کنون موفق به شناسایی سیگنال‌های متعددی از ستارگان نوترونی، ابرنواخترها، و حدود ۳۰۰ ادغام سیاه‌چاله شده است.
اما GW231123، که نخستین بار در تاریخ ۲۳ نوامبر ۲۰۲۳ مشاهده شد، به نظر می‌رسد پدیده‌ای بی‌سابقه و هیولایی واقعی در میان ادغام‌های سیاه‌چاله‌ای باشد. دو سیاه‌چاله‌ی عظیم—به ترتیب با ۱۳۷ و ۱۰۳ برابر جرم خورشید—علی‌رغم جرم ترکیبی فوق‌العاده‌شان، توانستند در کنار یکدیگر باقی بمانند و با سرعتی معادل ۴۰۰٬۰۰۰ برابر چرخش زمین به دور خود، یک سیاه‌چاله‌ی حتی بزرگ‌تر را تشکیل دهند.
برای درک بزرگی آن، کافی‌ست بدانیم رکورد قبلی برای چنین ادغامی متعلق به GW190521 بود که جرمی در حدود ۱۴۰ برابر جرم خورشید داشت.
با در نظر گرفتن ماهیت آشفته و گرانشی محیط سیاه‌چاله‌ها—با کشش‌ها و رانش‌های شدیدشان—پایدار بودن این ادغام به‌حدی استثنایی است که امواج گرانشی حاصل از آن توانستند به زمین برسند و توسط LIGO شناسایی شوند؛ سیگنال‌ها به مدت ۰٫۱ ثانیه ثبت شدند. مارک هانام، عضو LIGO و فیزیک‌دان دانشگاه کاردیف، در بیانیه‌ای گفت چنین رویدادهایی بر اساس مدل‌های استاندارد تحول ستاره‌ای باید «ممنوع» باشند.
او حدس می‌زند: «یک احتمال این است که این دو سیاه‌چاله در این سامانه دوتایی، حاصل ادغام‌های پیشین سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر بوده باشند.»
او افزود: «این سنگین‌ترین سامانه‌ی دوتایی سیاه‌چاله‌ای است که تاکنون از طریق امواج گرانشی مشاهده کرده‌ایم، و چالشی واقعی برای درک ما از چگونگی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها به‌وجود می‌آورد.»
«به‌نظر می‌رسد این سیاه‌چاله‌ها با سرعتی بسیار بالا در حال چرخش هستند—تقریباً در مرز مجازی که نظریه نسبیت عام اینشتین اجازه می‌دهد»، چارلی هوی، عضو LIGO و فیزیک‌دان دانشگاه پورتسموث انگلستان، در همان بیانیه توضیح داد. «این موضوع باعث می‌شود مدل‌سازی و تفسیر این سیگنال بسیار دشوار باشد. این یک مورد مطالعاتی فوق‌العاده برای پیشبرد توسعه ابزارهای نظری ماست.»
دانشمندان یافته‌های خود درباره GW231123 را هفته آینده در بیست‌وچهارمین کنفرانس بین‌المللی نسبیت عام و گرانش (GR24) و شانزدهمین کنفرانس ادواردو آمالدی درباره امواج گرانشی ارائه خواهند داد؛ این دو رویداد به‌طور مشترک تحت عنوان نشست GR-Amaldi در گلاسگو، بریتانیا برگزار می‌شود. پس از آن، داده‌ها برای بررسی عمومی منتشر خواهند شد و رقابت برای رمزگشایی از راز GW231123 آغاز خواهد شد—گرچه بعید است که به این زودی‌ها به پاسخ روشنی برسیم.
«سال‌ها طول خواهد کشید تا جامعه علمی بتواند این الگوی پیچیده سیگنال و تمام پیامدهای آن را به‌طور کامل درک کند»، گریگوریو کارولّو، یکی دیگر از اعضای LIGO و فیزیک‌دان دانشگاه بیرمنگام انگلستان، اضافه کرد. «با اینکه ادغام سیاه‌چاله همچنان محتمل‌ترین توضیح است، اما ممکن است سناریوهای پیچیده‌تری کلید رمزگشایی از ویژگی‌های غیرمنتظره این رویداد باشند. دوران هیجان‌انگیزی در پیش است!»
ایده وجود امواج گرانشی نخستین بار در اواخر قرن نوزدهم مطرح شد، اما این آلبرت اینشتین بود که باعث شد این مفهوم به‌طور جدی وارد جریان اصلی علم شود. امواج گرانشی یکی از معدود ابزارهای رصدی هستند که برای «دیدن» پدیده‌های کیهانی به نور نیاز ندارند و از این‌رو، پتانسیلی بی‌نظیر برای کمک به بشر در کشف رازهای سیاه‌چاله‌ها، ستارگان باستانی و حتی ماده تاریک دارند. بنابراین، بله—دورانی هیجان‌انگیز در پیش است!