کاوش امواج گرانشی، سرنخهای جدید درباره جهان هستی
کاوش امواج گرانشی سرنخهای شگفت انگیز جدیدی را پیدا کرده است. گروهی بینالمللی از دانشمندان به کشف امواج ضعیفی در فضا-زمان نزدیک شدهاند که تمام عالم را پر کرده است
کد خبر :
۹۰۵۶۵
بازدید :
۲۶۹۶
فرادید| کاوش امواج گرانشی سرنخهای شگفت انگیز جدیدی را پیدا کرده است. گروهی بینالمللی متشکل از دانشمندان و فیزیکدانان به کشف امواج ضعیفی در فضا-زمان نزدیک شدهاند که تمام عالم را پر کرده است. جفت سیاه چالههایی که بیش از چندین میلیارد برابر سنگینتر از خورشیدند، احتمالا به دور یکدیگر میگردند و امواجی را در فضا منتشر میکنند.
به گزارش فرادید؛ رصدخانه امواج گرانشی نانوهرتز واقع در آمریکای شمالی (یا به اختصار NANOGrav) بیش از یک دهه از رادیو تلسکوپهای زمینی استفاده کرده و به دنبال شواهدی از این موجهای فضا-زمانی است که ابرسیاهچالهها آنها را تولید کرده اند. در سال ۱۳۹۳ برای اولین بار با همکاری لایگو (رصدخانه تداخل سنج امواج گرانشی یا LIGO) در آمریکا و تداخل سنج ویرگو در اروپا، امواج گرانشی به صورت مستقیم کشف شدند. این امواج از دو سیاهچاله منتشر شده است که هر کدام حدود ۳۰ برابر خورشید جرم دارند. این سیاهچالهها به دور یکدیگر میچرخند و در هم ادغام میشوند.
گزارش پروژه NANOGray که زمان سنجی ۴۵ تپ اختر را در یک بازه ۱۲.۵ ساله انجام داده است، در دی ماه ۱۳۹۹ منتشر شد. این گزارش، آشکارسازی نوساناتی غیرقابل توضیح را نشان میدهد که با تأثیرات امواج گرانشی نیز هماهنگ است. تپ اخترها، اجرامی چگال از بقایای انفجارهای ابرنواختری هستند. این اجرام از زمین به صورت نقاطی چشمک زن (در طول موجهای رادیویی دیده میشوند. در واقعیت، امواجی از دو سمت مخالف تپ اختر منتشر میشود و با چرخش دور خودش، مانند یک فانوس دریایی به نظر میرسد که امواج را با فواصل زمانی منظم و دقیق در فضا منتشر میکند. اگر امواج گرانشی از بین زمین و تپ اختر عبور کند، کشیدگی و فشردگی ضعیفی در فضا-زمان ظاهر میشود که انحراف کوچکی در زمان بندی منظم تپ اختر ایجاد میکند. اما این اثر بسیار ضعیف است و بیش از ده عامل شناخته شده دیگر نیز وجود دارد که بر زمان بندی تپ اختر اثر میگذارد.
لایکو و ویرگو امواج گرانشی حاصل از برهمکنش ابن جفت سیاهچالهها یا ستارههای نوترونی را آشکار میکنند، اما NANOGrav به دنبال امواج گرانشی "پس زمینه" است که توسط سیاه چالههای پرجرم از آغاز عالم به وجود آمده اند؛ به این معنی که تیم NANOGrav باید به دنبال طول موجهای بلندتری باشد.
ستارهٔ نوترونی هستهٔ فروپاشیشدهٔ یک ستارهٔ بزرگ است که پیش از فروپاشی جرم آن در مجموع بین ۱۰ تا ۲۹ جرم خورشیدی بودهاست. ستارههای نوترونی کوچکترین و متراکمترین ستارگانی هستند که تاکنون شناخته شدهاند.
با این حال این تیم هنوز نتوانسته است مدارکی قطعی مبنی بر یافتن امواج گرانشی پس زمینه پیدا کند. میگوید: "تلاش NANOGrav رئیس فعلی پروژه Scott Ransom برای یافتن امواج گرانشی زمان بندی تپ اخترها نیاز به صبر دارد. ما درحال تحلیل دادههای گردآوری شده طی دهها سال هستیم و کشف قطعی زمان بیشتری طول میکشد. اما نتایج اخیر، دقیقا همان چیزی است که انتظار داشتیم در مسیر نزدیک شدن به ". نتیجه قطعی با آن مواجه شویم.
درباره امواج گرانشی بیشتر بدانیم
در فیزیک، موج گرانشی موجی است که توسط میدان گرانشی تولید میشود. وجود این نوع از امواج توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ از طریق نظریهٔ نسبیت عام بهطور نظری پیشبینی شد و صدسال بعد، در سال ۲۰۱۶ به کمک تأسیسات لایگو بهطور تجربی مشاهده گردید و در سال ۲۰۱۷سه دانشمند (راینرویس، بری سی بریش وکیپ اس تورن) بهطورمشترک جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۷ را به دلیل تلاشهای خود در زمینه آشکارساز لایگوو مشاهده امواج گرانشی دریافت کردند.
در فیزیک مدرن، زمان، بعد چهارم جهان محسوب میشود. انیشتین دریافت که نمیتوان دو مفهوم فضا و زمان را از هم جدا کرد و هندسه جهان چهار بعدی میباشد (سه بعد فضا و یک بعد زمان). او در تئوری نسبیت این هندسه را فضا-زمان نامید. گرانش یا جاذبه در این تئوری انحنایی در فضا-زمان است. این انحنا را جرم ایجاد میکند. هر چه جرم جسمی بیشتر باشد انحنای بزرگتری در فضا-زمان ایجاد میکند. این انحنا در واقع موقعیت جسم را مشخص مینماید. وقتی جسمی حرکت میکند، انحنایی که در فضا-زمان ایجاد میکند هم حرکت میکند.
برای اینکه این موضوع روشن شود، یک صفحهٔ بسیار نرم لاستیکی منعطف را در نظر بگیرید. اگر یک توپ بسکتبال را روی آن قرار بدهید، جرم زیاد آن باعث فرو رفتگی در صفحهٔ لاستیکی خواهد شد. حال کمی این توپ را بغلتانید تا از نقطهٔ A به نقطهٔ B برود؛ انحنای موجود در صفحهٔ لاستیکی نیز همراه با توپ جابجا خواهد شد و از A به B خواهد رفت. واضح است که نقطهٔ A دیگر انحنا نخواهد داشت و بالا خواهد آمد. این حرکت از پایین به بالای صفحه، باعث ایجاد نوعی موج میشود. در ساختار فضا-زمان، این موج، موج گرانشی نامیده میشود.
رویدادهای عظیم کیهانی مثل انفجار ابرنواخترها که انرژیهای عظیم با سرعت نور حرکت میکنند موج گرانشی تولید میکنند. وقتی که آب را در حوض به هم بزنید موجهای کوچکی ایجاد میشود. این موجها را میتوان به مثابه موج گرانشی در نظر گرفت.
۰