پنج پژوهشگر در رصدخانه تداخلسنج لیزری موج گرانشی مشهور به لایگو (LIGO) موفق شدند، وجود امواج گرانشی را که 100 سال پیش در نسبیت عام آلبرت انیشتین مطرح شده بود، اثبات کنند و از همین الان، نام خود را به عنوان مدعیان نوبل فیزیک سال، مطرح کنند. امواج گرانشی، ریزموجهایی نامرئی درساختار فضا- زمان هستند که بر اثر حوادث شدیدی مانند برخورد اجرام متراکمی همچون سیاهچالهها ایجاد میشوند. این امواج گرانشی در روی زمین به قدری ضعیف هستند که به سختی میتوان آنها را آشکارسازی کرد و تأسیسات لایگو برای همین کار تاسیس شدند. دو رصدخانه لایگو به شکل L هستند که طول هر بازوی این ال ۴ کیلومتر است و در داخل آنها خلاء مطلق به حجم ۱۰ هزار متر مکعب است. در طول این بازوها امواج نور با لیزر به سمت آینهای که در انتهای هر بازو قرار گرفتهاند تابانده و بازتاب میشوند که در شرایط عادی باید زمان و مسافت طی شده «کاملا» یکسان باشد. این در حالی است که در صورت عبور امواج گرانشی از زمین و همچنین تأسیسات لایگو مدت زمان مسیر طی شده به اندازه یک بر دههزارم قطر پروتون تغییر میکند! این همان کلید رصد امواج گرانشی بود!
به گزارش «دیلی میل» پروفسور «استفان هاوکینگ» از رصدخانه لایگو در این باره به «بی بی سی» گفت: «کشف این امواج، شیوه جدیدی در نحوه نگاه ما به جهان هستی ایجاد میکند و بر دانش ما درباره اجرام اسرارآمیزی مثل ستارههای نوترونی و سیاهچالهها میافزاید.»
به گفته دانشمندان، برخورد دو سیاهچاله که منجر به ایجاد این امواج گرانشی شده، طوفان شدیدی در ساختار فضا و زمان ایجاد کرده است، طوفانی که درپی آن، سرعت زمان ابتدا افزایش و پس از یک کاهش، دوباره افزایش پیدا کرده است. دانشمندان تخمین زدهاند، دو سیاهچالهای که به یکدیگر برخورد کرده اند، جرمی حدود 29 تا 36 برابر جرم خورشید داشته اند و این حادثه، 3/1 میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است. دو سیاهچاله قبل از برخورد، با سرعتی نزدیک به سرعت نور به دور یکدیگر میچرخیده اند. در این حادثه، جرمی معادل سه برابر جرم خورشید در کسری از ثانیه، تبدیل به امواج گرانشیای شده که قدرت برونداد آنها چیزی حدود 50 برابرنیروی برونداد جهانِ مرئی بوده است.
ناگهان دانستیم چگونه گوش کنیم
دانشمندان پس از تشخیص و مشاهده علایم گرانشی، آنها را به امواج صوتی تبدیل کردند و به صدای ادغام دو سیاهچاله و ظهور یک سیاهچاله بزرگ گوش دادند: «ما علایمی را که به زمین میرسند دریافت میکنیم و میتوانیم آنها را روی بلندگو قرارداده و به آنها گوش کنیم. ما در واقع به چیزهایی گوش میکنیم که در گذشته باورنکردنی به نظرمی رسیدند. «دیوید بلر» استاد دانشگاه «وسترن استرالیا» میگوید: «امواج گرانشی، مثل امواج صوتی هستند و در فضا با سرعت نور حرکت میکنند. تا به امروز بشر نسبت به صداهای کیهانی ناشنوا بوده است. ما امروز ناگهان پی بردیم که چگونه به این صداها گوش کنیم. کاینات با ما سخن گفت وما آن را درک کردیم.» براساس قانون نسبیت عام، دو سیاهچاله که به دور یکدیگر میچرخند از طریق انتشار امواج گرانشی، انرژی شان را از دست میدهند و این بتدریج و طی میلیاردها سال، باعث نزدیک شدن آنها به یکدیگر میشود. این نزدیک شدن، در آخرین لحظات، سرعت بسیار بیشتری به خود میگیرد و در نهایت در کسری ازآخرین ثانیه، دو سیاهچاله تقریباً با نصف سرعت نور به هم برخورد می کنند و یک سیاهچاله بسیار بزرگ تر را تشکیل میدهند. در این بین، کسری از جرم سیاهچالههایی که باهم ادغام شده اند، براساس فرمول E=mc2 انیشتین، به انرژی تبدیل میشود. در نظریه انیشتین مطرح شده است که جابهجایی اجرام باعث ایجاد ریزموجهایی در میدان گرانشی کیهانی میشود، موجی که با سرعت نور به سمت بیرون از خاستگاه خود حرکت میکند.
«پیتر فریتشل» محقق ارشد فیزیک نجومی و تحقیقات فضایی در این باره میگوید: «بخش عمده انرژی طی چند دهم ثانیه آزاد میشود. برای مدت بسیار کوتاهی قدرت واقعی امواج گرانشی، از تمام نور موجود در جهان مرئی نیز بیشتر است.» آنگاه این امواج، موجهای ریزی در سرتاسر کیهان ایجاد میکنند که میتوانند به عنوان اثرات ضعیفی از امواج قدرتمند اولیه، قبل از عبور از زمین، به شکل موثری در ساختار فضا – زمان تابیدگی و انحراف ایجاد کنند.
عصرجدید دانش فیزیک
اکنون که تیم LIGO موفق به مشاهده این امواج شده است، نه فقط مسیر جدیدی برای مطالعه اجرام ناشناخته در اعماق بیشتر گشوده شده، بلکه ابزاری نیز برای کشف اجرامی که قابل شناسایی توسط تلسکوپهای نوری نبودند فراهم آمده است. به عبارت دیگر نجوم امواج گرانشی، عصر جدیدی را به روی اکتشافات فضایی خواهدگشود. «برایان گانسلر» ستاه شناس و مدیر موسسه ستاره شناسی و فیزیک فضایی از دانشگاه «تورنتو» دراین باره گفت: «چیزهایی که تاکنون هرگز توانایی دیدن شان را نداشتیم مثل سیاهچالههایی که به هم برخورد میکنند، ستارههای نوترونی درحال ظهور و برخورد کهکشانهای بزرگ اکنون به شکل معمولی برای ما آشکار شدهاند. ما در آستانه کشف انواع جدیدی از پدیدهها هستیم و دیدگاههای تازهای نسبت به چیزهایی که تاکنون برایمان آشنا بودهاند، خواهیم یافت. عصر جدیدی از علم آغاز شده است.»
نظر شما