آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی توسط Advanced LIGO برای نخستین بار / بهترین شواهد بر درستی پیشبینی امواج گرانشی توسط نسبیت عام تا به امروز

[Mosip 3,604]

قوت گرفتن احتمال کشف انحنای فضا - زمان و اثبات تئوری نسبیت عام انیشتین

 

 

در طول چند هفته‌ی گذشته شایعاتی در مورد کشف یک انحنای واقعی در فضا - زمان به گوش می‌رسد و شاید فردا (پنج‌شنبه 11 فوریه) یکی از جسورانه‌ترین نظریه‌ها یا در واقع پیش‌بینی‌های آلبرت انیشتین تحقق پیدا کند.

 

  بر اساس تئوری نسبیت عام تلاقی دو جسم بسیار بزرگ - مثل دو سیاهچاله- می‌تواند باعث ایجاد انحنا در گستره‌ی درهم‌ تنیده‌ی فضا - زمان شود. برای درک بهتر این نظریه، فضا - زمان را مانند یک پارچه‌ی پهن‌شده روی یک سطح نرم در نظر بگیرید. اگر دو توپ بولینگ روی این پارچه شروع به چرخیدن در اطراف یکدیگر کنند. باعث چین خوردن آن خواهند شد. به گفته‌ی انیشتین، برخورد و یکی شدن دو سیاهچاله تأثیری مشابه در فضا - زمان خواهد داشت.

موج‌های حاصل از تلاقی دو سیاهچاله، از منبع به سمت خارج حرکت می‌کنند و باعث ایجاد آشفتگی‌ فضا - زمان  در اطراف اجرام فضایی از جمله کره‌ی زمین می‌شوند. به‌صورت تئوری، اگر ابزاری با حساسیت کافی برای تشخیص این آشفتگی‌ها ساخته شود، حتی کوچک‌ترین نشانه‌ی انحنای فضا - زمان در اطراف کره‌ی زمین را ثبت و وجود این امواج را که اصطلاحا امواج گرانشی نامیده می‌شوند، اثبات خواهد کرد.

 

 

 

 

تابه‌حال هیچ‌کس موفق به کشف ردپایی از امواج گرانشی نشده است ولی شاید این حقیقت در حال تغییر باشد. اخیرا دانشمندانی که با بنیاد ملی علوم (NSF) و رصدخانه‌ی موج گرانشی تداخل لیزری (لیگو - LIGO) که هدف از تأسیس آن کشف امواج گرانشی در اطراف زمین است، همکاری می‌کنند، از برگزاری یک اجلاس مطبوعاتی در روز پنجشنبه در واشنگتن خبر داده‌اند.

 باوجوداینکه در اعلامیه برگزاری این کنفرانس هیچ اشاره‌ای به احتمال کشف امواج گرانشی نمی‌شود ولی با توجه به ماهیت فعالیت این موسسه‌ها، صرفا خبر برگزاری کنفرانس باعث هیاهو و هیجان زیادی در محافل علمی شده است که بازتاب آن را می‌توان در شبکه‌های اجتماعی و به‌خصوص توییتر مشاهده کرد. در بعضی از توییت‌ها این رخداد با عناوینی مثل شروع عصر جدید ستاره‌شناسی توصیف می‌شود.

 

 رصدخانه‌ی لیگو برای کشف انحنای فضا - زمان از دو دستگاه غول‌پیکر استفاده می‌کند که یکی در لیوینگستون ایالت لوئیزیانا و دیگری در هنفورد ایالت واشنگتن واقع شده است. این دستگاه‌های کاوشگر به شکل حرف L و کاملا قرینه‌ی یکدیگر هستند. در هرکدام از دستگاه‌ها و در هر سیکل، یک پرتوی لیزر طول دستگاه را طی می‌کند و در محل خمیدگی به سمت دستگاه دیگر پرتاب می‌شود. وقتی دو دستگاه همزمان باهم این کار را انجام می‌دهند، می‌توانند با محاسبه‌ی دقیق فاصله با یکدیگر، تغییرات لحظه‌ای در فضا - زمان را ثبت کنند.

 

 

 

 

به نقل از وب‌سایت لیگو، ازآنجا که بررسی کنترل‌شده و جهت‌دار امواج به‌وسیله‌ی یک تداخل‌سنج لیزری امکان‌پذیر نیست، برای رسیدن به نتیجه باید از چند تداخل‌سنج استفاده کرد که به‌این‌ترتیب، علاوه بر دستیابی به نتایج مطمئن و قابل استناد، می‌توان بخش بیشتری از افق کره‌ی زمین را برای کشف امواج گرانشی تحت نظر گرفت.

اگر درزمانی که دو بخش تداخل‌سنج، پرتوهای لیزر را به سمت یکدیگر پرتاب می‌کنند، یک موج گرانشی از بین آن‌ها عبور کند، موجب اختلاف در نتیجه‌ی محاسبه‌ی فاصله توسط هرکدام از دستگاه‌ها خواهد شد که این اختلاف حتی اگر بسیار ناچیز باشد، دلیلی برای اثبات وجود موج گرانشی است.

 

ماه گذشته لیگو ابزارهای خود برای کشف انحنای فضا - زمان را به‌روزرسانی و کامل کرد و احتمالا در کنفرانس روز پنج‌شنبه مشخص خواهد شد که بهینه‌سازی‌های انجام‌شده در جهت افزایش حساسیت تداخل‌سنج، برای کشف امواج گرانشی پنهان‌شده در فضا مؤثر بوده‌اند یا نه.

 

 

http://www.zoomit.ir/category/zoomplus/astrology/

اطلاعات بیشتر:

https://www.ligo.caltech.edu/

ویرایش شده در بهمن 94 توسط Mosip

[mahdavi3d 14,067]

ضمن تشکر از Mosip گرامی، مجموعه مطالبی که در این ارسال مشاهده می‌فرمایید مدتی پیش در جای دیگری ارائه شده بود، اینک خوب دیدم که در سایت میلیتاری هم قرار داده شود:

یکی از دو آشکارساز لایگو در ایالات متحده؛ هنفورد واشنگتن - برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 

دور تازه ی جستجو برای یکی از پیچیده ترین معماهای کیهان در حال آغاز است. امواج گرانشی (Gravitational waves) را چین و شکن‌های بافت فضا-زمان می دانند که پس از رخدادی پرانرژی در ابعاد عظیم، ایجاد می شوند؛ مثلاً برخورد و ادغام دو سیاهچاله، یا مرگ ستاره ای غول آسا که به انفجار و انتشار انرژی غیر قابل تصور آن می انجامد.

به گزارش بیگ بنگ، چندی است جهت آشکارسازی آثار کوچک امواج گرانشی، حساسیت رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) افزایش یافته است. دو پایگاه ‪‎LIGO‬ در لیوینگستون و هانفورد، شامل لوله هایی طویل و L شکل هستند. پرتوهای نوری از هر شاخه L ارسال، و به وسیله آینه بازگردانده می شوند. پس از برخورد مجدد این دو، داده های موجود در پرتوها بازسازی می شود. وجود کوچکترین تغییر در پرتو برگشتی، نشان دهنده ی اثر امواج گرانشی بر نور می تواند باشد. بدلیل آنکه حتی ارتعاش اتم های آینه مزبور، می تواند سیگنال را متأثر سازد، نیاز است داده ها در آزمایشگاه مورد پالایش قرار گیرند تا سیگنال های امواج گرانشی را استخراج نمود. البته بدلیل وجود ارتعاشات در زمین، پروژه ای مشابه با نام ‪‎LISA‬ در فضا برنامه ریزی شده بود که بدلیل کمبود بودجه در ۲۰۱۱ متوقف شد.

کن استرین (Ken Strain)، استاد مؤسسه تحقیقات گرانشی گفت: « هر زمان که پنجره جدیدی به جهان باز می کنیم، اکتشافات حیرت انگیزی صورت می گیرد. این مثلاً در مورد اخترشناسی رادیویی صحت دارد، که بسرعت به کشف تپ اخترها (Pulsars) انجامید. ما در خصوص اخترشناسی امواج گرانشی نیز چنین انتظاری داریم.»

۱۳۹۴/۰۳/۰۶
حامد احدی
سایت علمی بیگ بنگ

توضیح: پروژه مشاهدات فضاپایه لیسا، با تغییراتی به عنوان لیسای متحول‌شده (eLISA) ادامه دارد. در اواخر سال گذشته میلادی یک فضاپیمای رهیاب (LISA Pathfinder) در قالب این پروژه به فضا پرتاب شد. انتظار است فضاپیماهای اصلی در سال 2034 میلادی به فضا پرتاب شوند. از دیگر پروژه‌های فضاپایه در دست مطالعه، رصدخانه امواج گرانشی با تداخل‌سنجی دسی-هرتز (DECIGO) برای 2027، و رصدگر انفجار بزرگ (BBO) برای چندین دهه آینده، شناخته شده هستند.

توضیحات شنیدنی David Reitze، مدیر اجرایی، راجع به پروژه لایگو پیشرفته، این ارائه در اصل مربوط به سال 2011 است:

 

دانلود (حجم: 592.42 مگابایت)

http://trainbit.com/files/2235897884/CaJAGWRseminar_DavidReitze_AdvancedLIGO_WhatWhyHowWhen_1001.mp4

www.youtube.com/watch?v=h7ElT26pYtQ

ء
Aaron Zimmerman از Caltech در ویدئوی زیر ارائه‌ای در رابطه با توصیف بصری امواج گرانشی دارد که در نوع خود بسیار جالب است:
 

دانلود (حجم: 465.47 مگابایت)

http://trainbit.com/files/1235897884/CaJAGWRseminar_AaronZimmerman__Visualizing_curvedspacetime_whatwehavelearned_1001.mp4

www.youtube.com/watch?v=O9tBYJe00wo

ء

Rana Adhikari راجع به گزینه‌‌ای برای نسل بعد می‌گوید، تمرکز بر تداخل‌سنجی با کمک اپتیک مبتنی بر سیلیکون:
 

دانلود (حجم: 526.62 مگابایت)

http://trainbit.com/files/0235897884/CaJAGWRseminar_RanaAdhikari_Turningon_tuning_gravitationalradiationantennae_1001.mp4

https://www.youtube.com/watch?v=F3oO6pjSeLI

 ء

Stanley Whitcomb، دانشمند ارشد لایگو و یک تاریخچه ایدیوسنکراتیک از پیشرفت‌های فنی که به لایگو منتهی شد:
 

دانلود (حجم: 387.93 مگابایت)

http://trainbit.com/files/4235897884/CaJAGWRseminar_StanWhitcomb_1001.mp4

https://www.youtube.com/watch?v=taj8oK3lMR8

ء

ارتقای لایگو به لایگوی پیشرفته، محدوده قابل مشاهده را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد. برای اندازه کمی بزرگتر اینجا کلیک کنید

 

افزایش تعداد رصدگرهای گرانشی از تعداد فعلی موجب افزایش قابل ملاحظه توان تعیین مکان رویداد‌های مورد مشاهده می‌شود. دانشمندان فعال در این عرصه بسیار علاقه‌مند هستند که علاوه بر دو سایت لایگو و نیز تداخلگر ویرگو در ایتالیا، سایت‌های دور دست دیگری نیز ایجاد شوند و شبکه‌ای از آنها بوجود آید. به‌همین منظور در سال‌های گذشته ناحیه‌ای در غرب استرالیا برای ساخت یک سایت جدید لایگو مناسب دیده شد اما با توجه به اینکه بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) بودجه‌ای برای اینکار نداشت قرار شد هزینه‌ها بر عهده کشور میزبان باشد. (لایگو با 365 میلیون دلار به سال 2002، بزرگترین پروژه پشتیبانی شده توسط NSF است). ایده ایجاد سایت جدید در استرالیا به دلیل کمبود بودجه آنها، در سال 2011 منتفی شد. اما هندی‌ها به موضوع چراغ‌سبز نشان دادند و اگر موافقت نهایی هند کسب شود، انتظار است پروژه 350 میلیون دلاری لایگوی هند در سال 2022 میلادی آماده بهره‌برداری باشد.

لازم به ذکر است دیگر پروژه‌ای که امکان به نتیجه رسیدن آن در آینده نزدیک وجود دارد، رصدخانه زیر زمینی شناساگر امواج گرانشی کامیوکا ژاپن (KAGRA) است. این رصدخانه زیر زمینی از فناوری‌های پیشرفته‌ای چون آینه‌های کرایوژنیک، بهره‌گیری از لیزرهای با توان زیاد، سیستم ایزولاسیون در فرکانس پایین و... بهره می‌برد، و انتظار است کار خود را در سال 2018 آغاز کند. [+]
 

یک مجموعه تصاویر مربوط به پروژه لایگو پیشرفته:
 

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 
یک تُن تصاویر دیگر در لینک زیر می‌یابید!
https://www.advancedligo.mit.edu/core.html

 

تصویر: K. Burtnyk

 

آغاز به کار Advanced LIGO
پس از گذشت پنج سال، پروژه ارتقای 200 میلیون دلاری Advanced LIGO به طور رسمی اولین اجرای مشاهدات (O1) را در تاریخ 18 سپتامبر (27 شهریور) آغاز کرد؛ هر چند تا پیش از آن نیز به مدت چندین هفته در مود مهندسی مشغول به فعالیت بود. حساسیت آشکارساز فعلا سه برابر لایگو اولیه در انتهای دوران عملکرد خود است، به این‌ ترتیب قادر به گوش دادن به امواج گرانشی تا فاصله 225 میلیون سال نوری (70 مگاپارسک) است (در مقایسه با 65 میلیون سال نوری قبل). هدف نهایی در ارتقا به لایگو پیشرفته، رسیدن به حساسیت 10 برابر نسبت به لایگو اولیه است. آنها تا پیش از رسیدن به این هدف، به مدت سه ماه در وضعیت فعلی ادامه خواهند داد و سپس در یک دوره خاموشی 6 تا 9 ماهه به تنظیم دقیق‌تر تمام ابزارها برای رسیدن به حداکثر توان می‌پردازند.
همچنین در اقدامی دیگر، جامعه رصدی گسترده‌تری به تیم ملحق شده‌اند، به طوری که از حالا تعداد 75 رصدخانه نجومی نسبت به دریافت پیغام‌های لایگو موافقت کرده‌اند. به این ترتیب آنها تلسکوپ‌های‌شان را برای جستجوی نوری اهداف رصدی که گمان می‌رود آشکارسازی امواج گرانشی از آنها صورت گرفنه‌ است، به کار خواهند بست.

https://ligo.caltech.edu/news/ligo20150918
http://www.nature.com/news/hunt-for-gravitational-waves-to-resume-after-massive-upgrade-1.18359
http://spectrum.ieee.org/tech-talk/aerospace/astrophysics/refurbished-ligo-begins-hunt-for-first-gravitional-waves

پادکست بی‌بی‌سی به تاریخ 26 سپتامبر:

http://www.bbc.co.uk/programmes/p032v402

ء

تاپیک‌های مرتبط:
یکصدسال نسبیت عام
آیا آثار امواج گرانشی در تابش زمینه کیهانی سرانجام توسط BICEP2 مشاهده شدند؟

[Mosip 3,604]

نظریه اینشتین پس از یک قرن بالاخره تایید شد؛ امواج گرانشی حقیقت دارند

 

 

 98 سال پیش، آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت عام خود، به امواج گرانشی اشاره کرد، موج هایی که در بعد فضا-زمان حرکت می کنند. اما حالا پس از یک قرن، دانشمندان موفق شدند تا وجود چنین موجی را در دنیای پیرامون تایی کنند.

  به جرات، این اتفاق، یکی از بزرگ ترین یافته های چندین دهه ی اخیر دنیای علم و دانش است.

 

 

رصدخانه LIGO و دانشمندانی که روی این پروژه کار می کردند، مسئولیت اکتشاف این امواج را به عهده دارند. رصدخانه LIGO، دو ساختار L مانند دارد که در واشنگتن و لوییزیانا واقع شده اند و به وسیله سنسورهای آن، دانشمندان توانسته اند امواج گرانشی را رصد کنند.
این موج ها زمانی ایجاد می شوند که دو سیاه چاله، دو ستاره نوترونی یا یک ستاره نوترونی و یک سیاه چاله، با یکدیگر برخورد کنند. در این حالت، آن ها سبب خمیدگی در بعد فضا-زمان شده و آن را به فضای پیرامون خود منتقل می سازند. این چنین است که انسان ها در زمین هم تاثیر آن را حس خواهند کرد.

 

نظریه نسبیت عام، دو مسئله کاملا متفاوت را با یکدیگر ترکیب می کند تا شیوه کارکرد دنیا را توصیف کند. نسبیت اینشتین نشان داد که چگونه جرم و انرژی با یکدیگر در ارتباط هستند و از سوی دیگر، قانون جاذبه نیوتن هم توضیح می دهد که چگونه اشیاء در دنیا به یکدیگر متصل باقی مانده اند.
پس از اینکه اینشتین نظریه نسبیت عام را مطرح کرد، وی فرض را بر این گذاشت امواج گرانشی زمانی ایجاد می شوند که دو جسم بزرگ با یکدیگر برخورد کنند. و حالا این مسئله رسما تایید شده. حق با اینشتین بود و یک قرن طول کشید تا حرف او به اثبات رسد.

با این حال، دانشمندان دست از بررسی و تحقیق در رابطه با امواج گرانشی نخواهند کشید. آن ها هنوز نمی دانند که نظریه کوانتوم را چگونه با نظریه نسبیت تطبیق دهند. پس هنوز هم این احتمال وجود دارد که بخش هایی از نظریه اینشتین مورد تایید قرار نگیرد، صرفا باید منتظر ماند.

فضا-زمان را همانند یک صفحه ی کشیده شده و محکم در نظر بگیرید، مثل صفحه پلاستیکی ترامپولین. وقتی شی بزرگی مثل یک ستاره یا سیاهچاله روی آن قرار بگیرد، صفحه ی فضا-زمان دچار کشیدگی شده و ما این کشیدگی را به شکل جاذبه حس می کنیم.

 

 

 

 

 

 

کیتی مک، اخترفیزیکدان آمریکایی که البته با LIGO همکاری نداشته در مصاحبه ای می گوید:  فضا-زمان مثل یک چیز نرم و قابل انعطاف است. می تواند کشیده یا فشرده شود و در همین حال، امواج از آن عبور می کنند. بنابراین، هر آنچه که در این دنیا رخ می دهد، از تابش نور تا جا به جایی یک جسم، درون فضا-زمان رخ می دهد. روی آن اثر می گذارد و از آن اثر می پذیرد.
فضا-زمان پیرامون هر جسمی، ممکن است تحت تاثیر دیگر اشیاء فضایی پیرامونش دچار تغییر شود. همانطور که خورشید چرخش سیارات و فاصله شان را توسط نیروی جاذبه اش کنترل می کند. در مورد برخورد سیاه چاله ها و ستاره های نوترونی نیز همین مسئله صادق است.
مادامیکه دو جسم به یکدیگر نزدیک تر می شوند، شدت موج ها نیز افزایش یافته و وقتی هر دو با هم ترکیب می شوند، موجی با فرکانس بالا ایجاد می شود. برخی دانشمندان حتی توانسته اند که این موج ها را به صدا هم تبدیل کنند تا قابل فهم تر شوند.
اگرچه این امواج سهمگین در سرتاسر دنیا پخش شده اند اما انسان ها با حساس ترین ابزارها فقط می توانند آن ها را احساس کنند. در سال 1979، برای اولین بار تحقیقاتی در این ارتباط منتشر شد که به اثبات کلی نرسیدند. لازم به ذکر است که ابزارها در آن دوران به اندازه کافی دقت نداشتند.
در سال 2014 نیز، یک بار دیگر دانشمندان تصور کردند که موفق به پیدا کردن امواج گرانشی شده اند که باز هم گزارش های پس از آن، غلط بودن ماجرا را تایید کردند. اما حالا پس از جستجوهای فراوان، گویا نتایج به دست آمده از LIGO کاملا غیر قابل انکار هستند.

 

LIGO یک رصدخانه ی بسیار بزرگ بوده که دارای دو بازوی 4 کیلومتری و L مانند است. لیزرهای قدرتمندی در طول این 4 کیلومتر جریان دارند و امواج گرانشی را ثبت می کنند. وقتی نور لیزر از یک سر بازو، به انتهای دیگر می رسد، یک آینه آن را به تقاطع L باز می گرداند. از آنجایی هر دو نیمه، با یکدیگر مساوی هستند و نور لیزرها هم با سرعت نور درون آن ها حرکت می کند، ذرات همزمان به نقطه تقاطع رسیده و باز می گردند.
بنابراین اگر در هر لحظه، موج گرانشی از میان آن ها گذر کند، تساوی بر هم خورده و نورها همزمان به نقطه ی تقاطع نمی رسند. اینگونه می توان به میزان و شدت امواج نیز پی برد. اگر یک موج گرانشی بسیار اندک باشد، در حد 1 هزارم قطر پروتون، و تغییر در بازوها ایجاد کند، دو نور هیچگاه همزمان با یکدیگر برخورد نخواهند داشت.

 

 

 

دانشمندان برای بررسی وضعیت امواج، حتما به دو بازو در رصدخانه نیازمندند. تا تاثیر یکی، بر دیگری را متوجه شوند. LIGO به این علت دقت بالایی دارد که با سرعت نور کار می کند و هیچ چیز بهتر از سرعت نور برای سنجش امواج گرانشی نیست.
این دو بازو در سال 1999 ساخته شدند و از سال های 2002 تا 2010 کار خود را آغاز کردند. سپس برای مدتی دستگاه ها خاموش شد و ارتقا یافتند که آن ها را سه برابر قوی تر و حساس تر از قبل نمود.
دست آخر، امروز، 11 فوریه سال 2016، دانشمندان با قطعیت تمام توانستند وجود امواج گرانشی را اثبات کرده و بخشی از نظریه نسبیت عام اینشتین را تایید نمایند.

 

 

 

http://digiato.com/article/2016/02/11/%D9%86%D8%B8%D8%B1%DB%8C%D9%87-%D8%A7%DB%8C%D9%86%D8%B4%D8%AA%DB%8C%D9%86-%D9%BE%D8%B3-%D8%A7%D8%B2-%DB%8C%DA%A9-%D9%82%D8%B1%D9%86-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AE%D8%B1%D9%87-%D8%AA%D8%A7%DB%8C%DB%8C/

 

مطالعه بیشتر (با تشکر از جناب مهدوی عزیز)

 

http://http://www.nature.com/news/einstein-s-gravitational-waves-found-at-last-1.19361

http://phys.org/news/2016-02-scientists-glimpse-einstein-gravitational.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave_detection,_February_2016

http://https://twitter.com/LIGO

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102

http://physics.aps.org/articles/v9/17

http://www.astro.cardiff.ac.uk/research/gravity/tutorial/?page=4blackholecollisions

http://w.astro.berkeley.edu/~gmarcy/astro160/papers/binary_black_hole_mergers.pdf

http://sites.nationalacademies.org/cs/groups/pgasite/documents/webpage/pga_083001.pdf

ویرایش شده در بهمن 94 توسط Mosip

[mahdavi3d 14,067]

دیدار سوی خمیده‌ی عالم
 

 

«خانم‌ها آقایان، ما امواج گرانشی را به دام انداختیم.»

 

این خبری بود که بالاخره امروز منتشر شد و موجی از هیجان در جامعه‌ی علمی ایجاد کرد. این یافته ارزش این هیجان و بیشتر از آن را دارد. این روز را در تقویم خود علامت بزنید؛ به این‌سبب که در تاریخ علم باقی خواهد ماند و نقطه‌ی عطفی در مسیر ما در درک عالم به‌شمار خواهد رفت. اما چرا این یافته (به‌ویژه اگر آزمایش‌های بعدی نیز آن را تأیید و تقویت کند) مهم است؟

 

آقای اینشتین و تغییر دید ما از عالم
تا پیش از زمانی که آلبرت اینشتین نظریه‌ی نسبیت عام خود را صورت‌بندی کند، ما نگاهی متفاوت به جهان اطرافمان داشتیم. برداشت عمومی ما این بود که در فضایی سه‌بُعدی زندگی می‌کنیم که گویی درون جریان رودخانه‌ای یک‌طرفه و ثابت به نام زمان قرار گرفته است؛ مانند قایقی روی رودخانه‌ای از جنس زمان که با سرعتی یکسان در یک‌جهت شناور است.

 

درک روزانه‌ی ما از محیط اطراف نیز این دیدگاه کلاسیک و نیوتونی را تأیید می‌کرد. هیچ‌گاه شاهد تغییر روند گذر زمان نبودیم و دلیلی نداشت فکر کنیم ساختار دنیای ما به‌گونه‌ی دیگری است. تحولات علمی، که در درک ما از عالم در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ اتفاق افتاد، این دیدگاه را تغییر داد. اوج این تحولات زمانی بود که آلبرت اینشتین با نظریه‌ی نسبیت عام خود در فهم ما از عالم انقلابی ایجاد کرد. بر مبنای دیدگاه او نه‌تنها ماده و انرژی موجودات یکسانی بودند که به هم تبدیل می‌شدند، بلکه فضا و زمان نیز موضوعات مستقل و جدا از همی به‌شمار نمی‌رفتند. آن‌ها در بافتاری به نام فضازمان به هم گره خورده بودند و درواقع عالمی چهاربُعدی می‌ساختند و زمان نیز برخلاف گذشته موجودی صلب و ثابت نبود. اگر در کنار یک جرم عظیم قرار می‌گرفتید یا با سرعت‌های بالا شروع به حرکت می‌کردید، روند گذر زمان نیز تغییر می‌کرد.

 

نکته‌ی دیگری که از نظریه‌ی نسبیت عام استخراج می‌شد مسئله‌ی گرانش بود. قبلاً تصور می‌شد دو جسم نیروی مستقیمی بر هم وارد می‌کنند که یکدیگر را به‌سوی هم جذب می‌کنند. ما هنوز هم برای کاربردهای روزانه – از محاسبه‌ی مسیر حرکت توپ تا فرستادن فضاپیماها – از همین روند و توضیح استفاده می‌کنیم اما توصیفی که نظریه‌ی نسبیت برای ما به‌همراه داشت این بود که ماهیت نیروی گرانش متفاوت است. برای درک بهتر این داستان، فضازمان چهاربُعدی را با حذف دو بُعد آن به‌شکل یک ورقه‌ی بزرگ لاستیکی تصور کنید. حالا گلوله‌ای فلزی یا توپی را در جایی از این صفحه، که به‌صورت کشیده و صاف قرار گرفته، بگذارید. در اطراف محل قرارگرفتن این اجسامْ حفره‌ها و خمیدگی‌هایی در صفحه‌ی لاستیکی به وجود می‌آید. و هرچقدر جرم اجسام بیشتر باشد، این خمیدگی‌ها نیز عمیق‌تر و شعاع آن‌ها بیشتر می‌شود. در دیدگاه اینشتین این خمیدگی‌ها عامل ایجاد نیروی گرانش‌اند. وقتی سیاره‌ای به‌دور ستاره‌ای می‌گردد، درواقع درحال سُرخوردن درون انحنایی است که ستاره‌ی اصلی ایجاد کرده.

 

قبل از ادامه‌ی داستان تذکر نکته‌ای مهم ضروری است. وقتی می‌گوییم اینشتین یا دیگران چنین نظریاتی را مطرح کردند باید به یاد داشته باشیم این‌ها نظراتی فلسفی و زاییده‌ی تخیل نیستند. آن‌ها از دل تصورات صِرف بیرون نیامده‌اند بلکه آن چیزی که نظریه‌ی اینشتین یا هر نظریه‌ی مشابهی را به نظریه‌ای قابل‌اعتنا تبدیل می‌کند، بناشدن آن بر ریاضیاتی پیشرفته است. زمانی که اینشتین نظریات خود را مطرح می‌کرد بسیاری از جنبه‌های آن قابل آزمودن نبود، اما علت توجه جامعه‌ی علمی به این دیدگاه‌های تازه این بود که بر اساس ساختار خوش‌تعریف و سازگاری از ریاضیات بنا شده بود و در کنار پیش‌بینی‌هایی که ارائه می‌داد می‌توانست رفتارهای رصدشده در جهان – مانند کشیدگی مداری عطارد – را بهتر توضیح بدهد. یکی از نخستین آزمون‌ها درباره‌ی راستی نظریه‌ی اینشتین با رصد معروفی صورت گرفت که ادینگتون و همکارانش از یک خورشیدگرفتگی انجام دادند و توانستند انحنای نور ستاره‌ها را، هنگامی‌که از کنار خورشید عبور می‌کنند در مقایسه با زمانی که در آسمان شب قرار دارند، رصد و تأیید کنند. چنین تغییرمکانی تنها زمانی معنی‌دار بود که خورشید ما فضازمان اطرافش را خمیده کرده و درنتیجه مسیر نور را تغییر داده باشد و باعث شود ما آن جسم را در امتداد متفاوتی رصد کنیم.

 

از دل نظریه‌های اینشتین، که روزبه‌روز شواهد بیشتری برای تأیید آن به دست می‌آمد، موجودات عجیب‌وغریبی سر برآوردند که تنها یکی از آن‌ها سیاهچاله‌های شگفت‌انگیز بودند؛ اجرامی که به‌سبب چگالی بالای خود فضازمان را چنان خم می‌کردند که هیچ‌چیز، حتی پرتوهای نور، نمی‌توانست از حفره‌ی ایجادشده به‌دور آن‌ها و از همسایگی نقطه‌ی مرکزی‌شان، که تکینگی نامیده می‌شد، عبور کند.

 

امواجی از جنس فضازمان
حال در چنین دنیایی می‌توان انتظار رویدادهای متفاوتی را داشت. اگر فضازمان ما بافتاری یکپارچه است و اگر گرانشْ محصول خمیدگیِ ایجادشده در آن است، درنتیجه می‌توان فرض کرد که این بافتارِ فشرده‌شدهْ از هم باز شود و حتی درون آن موج‌ها یا لرزش‌هایی اتفاق بیفتد. این آشفتگی‌های منظم همان چیزی است که به نام امواج گرانشی شناخته می‌شود.

تصور کنید دو جسم سنگین – واقعاً سنگین – در فضا شروع به گردش به‌دور هم کنند. هریک از آن‌ها در اطراف خود حفره‌هایی را در فضا ایجاد می‌کند و باعث خمیدگی آن می‌شود، اما این همه ماجرا نیست. وقتی این دو جسم در فاصله‌ای اندک در کنار هم و به‌دور هم شروع به چرخش می‌کنند، با خود فضازمان اطرافشان را به حرکت درمی‌آورند و هریک گرداب‌های چرخانی را در فضازمان ایجاد می‌کنند. این گردابه‌ها در ترکیب با همْ اختلال‌ها و موج‌ها یا پستی‌وبلندی‌هایی را در بافتار فضا و زمان شکل می‌دهند که به‌صورت موج‌هایی در عالم ما سفر می‌کنند و با خود انرژی حمل می‌کنند. اگر می‌خواهید دوباره تصوری داشته باشید، به همان صفحه‌ی لاستیکی برگردید و این‌بار تصور کنید دو نفر دو سر این صفحه را گرفته‌اند و به‌طور مداوم آن را فشرده و باز می‌کنند (مثل زمانی که می‌خواهید خاک یک قالی را بگیرید؛ البته اگر هنوز برای خانه‌تکانی خودتان دست‌به‌کار می‌شوید!). در این شرایط می‌بینید که موج‌هایی درون خود صفحه‌ی لاستیکی ایجاد و در سطح آن منتقل می‌شوند.

 

این امواج هرچقدر از منبع دور شوند شدتشان کاهش پیدا می‌کند اما اگر منبع تولیدکننده‌ی آن‌ها به‌اندازه‌ی کافی قوی باشد، ممکن است تا فواصل بسیار دوردست نیز برسند و مانند امواجی که ۱۴ سپتامبر به آشکارساز لایگو رسیدند بتوانیم آن‌ها را از روی زمین رصد کنیم.

 

ویژگی جذاب این امواج آن است که این‌ها امواجی نیستند که درون فضازمان منتقل شوند، بلکه خود فضازمان هستند که تاب برمی‌دارد. بدین‌ترتیب وقتی به ناظری در فاصله‌ای دورتر می‌رسند، باعث می‌شوند این ناظر (مثلاً سیاره‌ی ما) به‌طور متناوب و متناسب با انرژیِ این امواج فشرده و سپس در راستای عمود بر آن کشیده شود. دوباره آن صفحه‌ی لاستیکی را در نظر بگیرید. این‌بار روی آن دایره‌ای بکشید. حالا یک‌بار در راستای طول صفحه آن را از دو طرف بکشید. می‌بینید که دایره‌ی شما به‌شکل بیضی درمی‌آید. این‌بار در این راستا صفحه را به حالت اول برگردانید و در راستای عرضْ صفحه را از دو سو بکشید؛ می‌بینید دایره‌ی شما در راستای قطرِ عمود بر آن دچار کشیدگیْ و شبیه به بیضی شد.‌ عین این اتفاق برای زمین و هر چیزی که در مسیر امواج گرانشی باشد، ازجمله من و شما، می‌افتد. ما با هر گذر این امواج اندکی منقبض و منبسط می‌شویم.
 

شک‌های نظریه‌پرداز و تلاشی یک‌قرنی برای کشف
اگر فکر می‌کنید این پدیده به‌شدت غیرعادی و عجیب است، تنها نیستید. خود اینشتین هم در ابتدا درباره‌ی این امواج مطمئن نبود. در سال ۱۹۱۶، اینشتین به کارل شوارتزشیلد -که می‌توان او را کاشف سیاهچاله‌ها به‌شمار آورد- گفته بود این امواج وجود ندارند. بعدتر نظرش را عوض کرد و گفت فکر می‌کند آن‌ها واقعاً وجود داشته باشند. یک‌بار دیگر در سال ۱۹۳۶ به وجودشان مشکوک شد و البته دوباره نظرش را عوض کرد. از آن زمان تاکنون تلاش‌های بسیاری برای پیداکردن راهی برای ثبت و تفکیک این امواج انجام شده است. امواجی که ممکن است در اثر به‌دورهم‌گشتن دو ستاره‌ی نوترونی یا ادغام دو سیاهچاله یا در اثر رویدادهای ابتدای عالم شکل ‌گرفته و به‌سوی ما حرکت کرده باشند.

در سال ۱۹۶۹، جوزف وبِر فیزیکدان دانشگاه مریلند اعلام کرد که توانسته امواج گرانشی را تفکیک کند، اما دانشمندان دیگر نتوانستند نتایج او را تکرار کنند. نزدیک‌ترین شاهدی که تا قبل از آن از وجود این امواج به دست آورده بودیم به سال ۱۹۷۸ برمی‌گردد. در آن سال، دو ستاره‌شناس به نام‌های جوزف تیلر و راسل هولس، که در آن زمان در دانشگاه ماساچوست در امهرست حضور داشتند، توانستند یک زوج ستاره‌ی نوترونی را پیدا کنند. ستاره‌های نوترونی بازمانده‌های فوق‌العاده چگال ستاره‌های پُرجرم‌اند. این دو ستاره‌ی نوترونی در مداری به‌دور هم می‌چرخیدند و یکی از آن‌ها تَپ‌اَختری بود که به‌طور منظم و متناوب پرتوهایی از تابش‌های الکترومغناطیس را در فضا پراکنده می‌کرد. با اندازه‌گیری و رصد دقیق این دو ستاره، ستاره‌شناسان موفق شدند به این نتیجه برسند که این دو ستاره درحال ازدست‌دادن انرژی و نزدیک‌شدن به هم‌اند و نکته‌ی مهم این بود که این آهنگ ازدست‌دادنِ انرژی، که در این منظومه رخ می‌داد، دقیقاً با پیش‌بینی مقدار انرژی‌ای که در صورت تابش امواج گرانشیْ این دو باید از دست می‌دادند برابر بود. این بهترین شاهد ما از این امواج بود تا امروز که نتیجه‌ی فعالیت دانشمندان پروژه‌ی لایگو و همکاران علمی آن‌ها در ژورنال فیزیکال ریویوو لِتِرز منتشر شد. مقاله‌ای که نام هزار نفر در مقام نویسنده و مشارکت‌کننده در آن ثبت شده است.

حالا با اطمینان بیشتری می‌توانیم بگوییم اینشتین درست پیش‌بینی کرده بود، اما خلاصه‌کردن این کشف به اینشتین کمی کم‌لطفی به انبوه دانشمندانی است که در چنین طرح عظیمی مشارکت داشته‌اند. این یافته حاصل یکی از همکاری‌های عظیم در علم معاصر بوده و دروازه‌های جدیدی را به روی ما باز کرده است.

 

سه پیشگام
در بین افرادی که در این کشف نقش داشتند سه نفر جایگاه ویژه‌ای دارند . کیپ تورن، کیهان‌شناس برجسته‌ی کلتِک (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) و متخصص امواج گرانشی و سیاهچاله‌ها، که یکی از طراحان و پشتیبان‌های لایگو بود و حدود بیست سال از عمر خود را صرف این پروژه کرد. نام کیپ تورن در یکی دو سال اخیر به‌واسطه‌ی مشارکتش در ساخت فیلم میان‌ستاره‌ای، به کارگردانی کریستوفر نولان، بیشتر بین مردم عادی شناخته شده است. نکته‌ی جالب اینکه در سناریوی داستان میان‌ستاره‌ای و در نسخه‌ی اولیه‌ی آنْ بخش مهمی به امواج گرانشی و طرح لایگو اختصاص داشت که بعدتر به علت فشردگی موضوعات از فیلم حذف شد. در این ایده‌ی اولیه، نخستین نشانه‌ها از وجود کرم‌چاله در همسایگی ما را لایگو کشف می‌کند. داستان و توصیف کیپ تورن از مشارکتش در طرح لایگو و همچنین تأثیر امواج گرانشی در داستان فیلم میان‌ستاره‌ای و همچنین اندکی توضیح به زبان نسبتاً ساده درباره‌ی این امواج را می‌توانید در کتاب او با عنوان «میان‌ستاره‌ای به روایت علم»، که به زبان فارسی نیز منتشر شده، مطالعه کنید. راینر وایس از MIT و رانلد درِوِر از مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا (کَلتِک) دو نفر دیگری‌اند که عمر خود را بر سر تأیید این پیش‌بینی اینشتین سپری کردند و امروز قطعاً برای آن‌ها روزی فراموش‌نشدنی خواهد بود.

 

left to right: Kip Thorne of the California Institute of Technology, France A. Córdova

of the National Science Foundation, Rainer Weiss of the Massachusetts Institute of Technology,

David Reitze of Caltech and Gabriela González of Louisiana State University.

LEXEY SWALL FOR THE NEW YORK TIMES

 

اما برای تفکیک چنین امواجیْ ابزاری ویژه نیاز بود و مانند هر پروژه‌ی علمی دیگری، که قرار باشد تا این حد به ماهیت طبیعت نفوذ کند، چنین آزمایشگاهی نه ارزان بود و نه ساده.

 

درواقع بیش از ۴۰ سال تلاش لازم بود و دست‌کم بودجه‌ای معادل ۱٫۱ میلیارد دلار که این طرح به نتیجه برسد. داستان ساخت لایگو به سال ۱۹۷۵ و ملاقات تورن و وایس در واشنگتن برمی‌گردد. از آن زمان، راهی طولانی طی شد تا اینکه نسخه‌ی ابتدایی لایگو در سال ۲۰۰۰ آغاز به کار کرد و ۱۰ سالی به فعالیت خود ادامه داد. درواقع هدف این مرحله از طرح لایگو به‌دام‌انداختن امواج گرانشی نبود، بلکه ساختن مدلی کوچک‌تر از آشکارساز بود که ثابت کند می‌توان این کار را انجام داد. در پنج سال گذشته و وقتی معلوم شد فناوری ما به حدی رسیده که این ابزار را در مقیاس اصلی بسازیم و بتوانیم نشانه‌های امواج گرانشی را به دام بیندازیم، کارِ به‌روزرسانی این تجهیزات  آغاز شد و پنج سال به طول انجامید.

 

لایگو
لایگو درواقع از دو دریافت‌کننده‌ی مستقل تشکیل شده است. هریک از این آنتن‌ها ساختاری L-شکل دارند و از دو تونل عمودبرهم شکل گرفته‌اند که طول هریک از بازوها حدود ۴ کیلومتر است. درون هریک از این بازوها لوله‌های اصلی ابزار قرار دارد که داخل آنْ یکی از بهترین خلأهای قابل‌دستیابی روی زمین برقرار است؛ دو لوله به‌طول ۴ کیلومتر که درون خود چیزی جز بافتار فضازمان ندارند. در انتهای هر تونلْ آینه‌های تفکیک‌گر  با کمک بست‌ها و رشته‌های شیشه‌ای معلق شده‌اند و هریک از آن‌ها پرتو لیزری را، که درون این تونل جریان دارد، بازتاب می‌دهد.

 

 

 

اساس کار این ابزار بر مبنای تداخل‌سنجی است. زمانی که ابزارها باهم هماهنگ باشند، طول‌موجی که دو پرتو لیزر می‌سازند باهم تطابق دارد. حال تصور کنید موجی گرانشی از زمین عبور کند. گذشتن این موج باعث می‌شود زمین در یک راستا منقبض و در راستای دیگر منبسط شود. همراه با زمین، ما و البته بازوهای این ابزار نیز منقبض و منبسط می‌شوند. بنابراین به‌طور متناوب و به مقدار بسیار اندکی طول تونل‌هایی که پرتوهای لیزر در آن قرار دارند کم‌وزیاد می‌شود. این تغییر در طول فوق‌العاده اندک است، اما فناوری لایگو می‌تواند تغییر طول این بازوها را، به‌اندازه‌ی یک‌ده‌هزارم قطر پروتون، اندازه‌گیری کند؛ عددی بی‌نهایت کوچک.

 

امواج گرانشی: خبر از حادثه‌ای مهیب در عالم
حتی با چنین حساسیتی، فقط قوی‌ترین منابع تولیدکننده‌ی امواج گرانشی ممکن است خود را آشکار کنند. دو ستاره‌ی نوترونی پُرجرم یا دو سیاهچاله‌ای که درحال ادغام درون هم‌اند؛ اتفاقی که جایی در فاصله‌ی ۱٫۳ میلیارد سال نوری از زمین رخ داده و امواج تولیدشده توسط آن را لایگو امروز رصد کرده است.

 

 

این دو سیاهچاله جرم‌هایی معادل ۳۶ و ۲۹ برابر جرم خورشید ما دارند و با سرعتی معادل نصف سرعت نور در هر ثانیه ۲۵۰ بار همدیگر را دور می‌زنند. این دو در زمانی کوتاه به دام هم افتاده و در هم ترکیب شده‌اند و حاصلْ سیاهچاله‌ای واحد به جرم ۶۲ برابر جرم خورشید ما بوده است. اگر ۲۹ و ۳۶ را باهم جمع کنیم، به عدد ۶۵ برابر جرم خورشید می‌رسیم. در این‌ بین جرمی معادل سه برابر جرم خورشید گم شده است. این سه برابر جرم خورشید مقدار ماده‌ای است که در این ترکیب خشن و ناآرام کیهانی به انرژی بدل شده  و در قالب امواج گرانشیْ بافتار فضا و زمان را به لرزه درآورده است. برای اینکه درکی از مهیب‌بودن این رویداد داشته باشید، در نظر بگیرید که انرژی‌ای که در این رویداد به‌تنهایی و در کسری از ثانیه آزاد شده معادل انرژی‌ای است که خورشید ما طی ۱۵ تریلیون سال آزاد می‌کند. این دو سیاهچاله با گردش به‌دور هم شروع به تولید امواج گرانشی کرده‌اند و با نزدیک‌ترشدن به هم فرکانس آن‌ها بالاتر رفته و امواج قوی‌تر و سریع‌تری گسیل کرده‌اند تا اینکه درنهایت در اوج رویدادی عظیم باهم یکی شده‌اند.

 

بدین‌ترتیب لایگو توانست، بر پایه‌ی نظریه‌ای که ۱۰۰ سال پیش آلبرت اینشتین بنای آن را نهاده بود، بر مبنای کار هزاران دانشمند در طول این یک قرن و با سرمایه‌گذاری طولانی و هدفمند در علم، گامی عظیم در رشد درک ما از عالم بردارد و دروازه‌ای جدید به‌سوی عالم برایمان باز کند. و این تازه آغاز راه است. نه‌تنها رصدهای بعدی، که بازهم لایگو انجامشان خواهد داد، باید این نتایج را در مورد رویدادهای دیگر تأیید کنند بلکه از همین‌حالا گام‌های بعدی برای ثبت امواج گرانشیِ ضعیف‌تر برداشته ‌شده است. لایگو رهیاب مأموریتی فضایی است که با اصول مشابهی کار می‌کند و سال گذشته به فضا فرستاده ‌شده تا با آزمودن شرایط موجود زمینه را برای مأموریت eLISA فراهم کند. روزهای مهم و پرخبری پیش روی ما است.

 

 

آغاز عصر جدید
این کشف اما از زوایای متفاوتی اهمیت تاریخی دارد. یکی از محققان این طرح امروز گفت: «این رصد دست‌کم از سه نظر سنگ شاخصی برای علم و فیزیک به‌شمار می‌رود. نه‌تنها نخستین ثبت مستقیم امواج گرانشی بود، بلکه نخستین تفکیک مستقیم یک سامانه‌ی دوتاییِ سیاهچاله به‌شمار می‌رفت، و تاکنون قابل‌دفاع‌ترین شاهد بوده است بر اینکه سیاهچاله‌های موجود در طبیعت همان‌هایی‌اند که نظریه‌ی اینشتین پیش‌بینی می‌کرده.»
اما مهم‌تر از آن، این آغاز عصری جدی است.

 

تا امروز تنها ابزار ما برای کشف عالم و درک آن وابسته به رصد امواج الکترومغناطیسی بود که درون فضازمان منتقل می‌شدند و به ما می‌رسیدند. ما هیچ پیام‌آور دیگری برای رصد و درک عالم در اختیار نداشتیم. حالا این فرصت را به دست آورده‌ایم که جهان را به‌واسطه‌ی رخداد کاملاً متفاوتی بررسی کنیم. به‌واسطه‌ی امواجی که در خود بافتار فضازمان رخ می‌دهند. به‌گفته‌ی کیپ تورن، «امواج گرانشی ابزاری برای مطالعه‌ی سوی خمیده‌ی عالم‌اند.» و از امروز دنیای ستاره‌شناسی حوزه‌ای عملی برای بررسی این‌سوی خمیده‌ی عالم و کشف رازهای آن در اختیار دارد.

 

روزهایی مانند امروز بهانه‌ای است که به انسان‌بودن و زیستن در این زمانه خوش‌بین باشیم.
 
 
—
ممنون از شادی حامدی عزیز که وقت گذاشت و قبل از انتشار این متن را مطالعه و اصلاح کرد.

 

۲۲ بهمن ۱۳۹۴

پوریا ناظمی

http://pourianazemi.com/1394/11/%D8%AF%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D8%B1-%D8%B3%D9%88%DB%8C-%D8%AE%D9%85%DB%8C%D8%AF%D9%87%E2%80%8C%DB%8C-%D8%B9%D8%A7%D9%84%D9%85/#comment-114067

[hightech 1,597]

گزارشهای بروز و علمی شما واقعا مفید و پربار هستن

تشکر از زحمات شما

[mahdavi3d 14,067]

پرتوهای گاما ۰.۴ ثانیه بعد از کشف امواج گرانشی

 

آشکارساز ^(۱)GBM که بر روی تلسکوپ فضایی Fermi قرار دارد، ۰.۴ ثانیه بعد از رصد اولین امواج گرانشی در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ که به آن رخداد GW150914 می‌گویند، امواج الکترومغناطیسی به شکل پرتوهای گاما رصد کرده است. علاوه بر نزدیکی زمانی این دو رخداد (ثبت امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی)، موقعیت پرتوهای گاما در نقشه‌ی آسمان نیز با موقعیت امواج گرانشی رصدشده، مطابقت دارد (شکل ۱). بر طبق داده‌های Fermi GBM، پرتوهای گامای آشکارشده مربوط به یک انفجار پرتو گاما^(۲) است. اما بر طبق مدل‌های نظری موجود، انفجارهای پرتو گاما عموما از دوتایی‌هایی که شامل حداقل یک ستاره‌ی نوترونی باشند، ناشی می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند دوتایی‌های ستاره‌ی نوترونی یا دوتایی شامل یک ستاره‌ی نوترونی و یک سیاهچاله‌ با اسپین اولیه‌ی بسیار زیاد باشند. این در حالی است که رصدخانه‌ی LIGO اعلام کرده که اولین امواج گرانشی رصدشده ناشی از یک سیستم دوتایی سیاهچاله‌ای بوده‌اند. اکنون سؤال مهم این است که آیا پرتوهای گامایی که بلافاصله بعد از امواج گرانشی از مکانی تقریبا یکسان در آسمان به زمین رسیده‌اند، مربوط به یک پدیده‌اند یا خیر.

 

 

شکل ۱. سمت چپ بالا: نقشه‌ی آسمان که تمرکز امواج گرانشی آشکارشده در رصدخانه‌ی LIGO را نشان می‌دهد.

سمت راست بالا: محل انفجار پرتو گامای رصدشده توسط Fermi GBM را در نقشه‌ی آسمان نشان می‌دهد.

سمت چپ پایین: ترکیب دو نقشه‌ی بالا را نشان می‌دهد. سمت راست پایین: ترکیب دو نقشه‌ی بالا وقتی بخش‌هایی از

آسمان که از دید تلسکوپ فرمی پوشیده بوده، حذف شده است. این حذف، باعث می‌شود که محدوده‌ی ناحیه‌ی

مربوط به امواج گرانشی از ۶۰۱ به ۱۹۹ درجه‌ی مربع کاهش پیدا کند.
 

تاکنون برداشت ما از سیستم دوتایی سیاهچاله‌ها این بوده است که برای مدتی به دور هم می‌گردند و گرانش بالای آن‌ها باعث می‌شود که اطرافشان از ماده خالی شود. در نتیجه پس از ادغام با یکدیگر به سیستمی منزوی در فضا تبدیل می‌شوند. اما اگر انفجار پرتو گامای رصدشده قرار است از سیستم دوتایی سیاهچاله‌ها نشأت گرفته باشد، باید ماده‌ی بیشتری در اطراف سیاهچاله‌های این سیستم دوتایی وجود داشته باشد. در مقاله‌ای جدید که بعد از این رخداد نوشته شده است، نظریه‌ای مطرح شده است که بر طبق آن، دو سیاهچاله‌ی حاضر در سیستم دوتایی از یک ستاره‌ی بسیار پرجرم اولیه به وجود آمده‌اند. برطبق این نظریه، اگر یک ستاره‌ی بسیار پرجرم (چندصد برابر جرم خورشید) با سرعت بسیار زیادی به دور خود بچرخد، این ستاره به دو هسته‌ی رمبشی به شکل یک دمبل در خواهد آمد که در پایان به دو سیاهچاله تبدیل خواهد شد. در این سناریو، دو سیاهچاله دیگر منزوی نخواهند بود و بقایای ستاره‌ی اولیه، حول آن‌ها به گردش درخواهد آمد. با این حساب وقتی دو سیاهچاله با هم ادغام شوند، قرص برافزایشی در اطرافشان به وجود می‌آید که می‌تواند جتی از مواد پر انرژی به فضا پرتاب کند. برطبق این نظریه، تفاوت زمانی ۰.۴ ثانیه می‌تواند مربوط باشد به زمانی که جت پرتو گاما از طول ستاره گذر کند. هرچند این نظریه به نظر معقول می‌آید، مشکلاتی نیز دارد، از جمله آن‌که شدت انفجار پرتو گامای مشاهده‌شده، کم‌تر از مقدار محاسبه‌شده طبق این نظریه است. بحث‌های بیشتر و جزییات این مقاله را می‌توانید این‌جا بخوانید.
هرچند وقوع دو رخداد امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی در بازه‌ی زمانی کوتاه و از منشأ یکسان بسیار پدیده‌ی شگفت‌انگیز و جالبی است، اما با توجه به داده‌های موجود نمی‌توان به قطعیت گفت که پرتوی گامای رصدشده توسط GBM همتای الکترومغناطیسی امواج گرانشی GW150914 باشد. متاسفانه فضاپیمای اروپایی Intergral در داده‌های خود این انفجار پرتو گاما را رصد نکرده است و درنتیجه صحت این رخداد توسط تلسکوپ پرتو گامای دیگری تایید نشده است.

(۱) Gamma-ray Burst Monitor
(۲) Gamma Ray Burst: GRB
عنوان اصلی مقاله: Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GQ150914
نویسنده: V. Connaughton, et al
لینک مقاله‌ی اصلی: http://arxiv.org/abs/1602.03920v3

 

گردآوری: آزاده کیوانی

منبع: اسطرلاب

[Lord-Soldier 2,200]

اگر درست یادم باشه امواج گرانشی می تونند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشند، درسته؟

[monew1997 17]

اگه اشتباه نکنم انگار متوجه شدن سرعتش با سرعت نور یکیه ویرایش شده در اسفند 94 توسط monew1997

[Mosip 3,604]

اگر درست یادم باشه امواج گرانشی می تونند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشند، درسته؟

 

اگه اشتباه نکنم انگار متوجه شدن سرعتش با سرعت نور یکیه

 

بطور کلی امواج گرانشی حامل انرژی تابش گرانشی میباشند. این امواج همچون نور حامل انرژی میباشند و سرعت مشابه نور دارند

فعلا وقوع سرعتی فراتر از نور در گیتی به اثبات نرسیده است