امواج گرانشی از نظریه تا کشف

کرونوس – کمی بیش از ۱۰۰ سال پیش یعنی در سال ۱۹۱۵، اینشتین نظریه‌ی نسبیت عام را منتشر کرد که درباره‌ی گرانش صحبت می‌کند. این نظریه، در مورد این بحث می‌کند که جرم (همه‌ی اجرام و سیاره‌ها) جرم‌های دیگر را جذب می‌کند، نه به خاطر تأثیر مستقیم نیروها (آن‌طور که نیوتن ادعا می‌کرد) بلکه به خاطر این که ماده در تاروپود انعطاف‌پذیر فضازمان، چروک (خمیدگی) می‌اندازد! فضا-زمان چیزی است که در آن زندگی می‌کنیم و همه‌ی ما را به هم متصل کرده است.

اجسام حرکت می‌کنند اما نه به دلیل قانون نیوتون بلکه چون این انحنای فضازمان را می‌بینند و منحنی‌های کوچک آن را دنبال می‌کنند.

اما در سال ۱۹۱۶ انیشتین از نظریه‌ی خود نتیجه گرفت که امواج گرانشی وجود دارند و وقتی اجرام جابه‌جا می‌شوند، خمیدگی‌هایی روی فضازمان به‌وجود می‌آید. مثلاً وقتی که دو ستاره دور هم می‌چرخند، در فضازمان چروکی می‌اندازند که انرژی را از سیستم بیرون می‌برد و ستاره‌ها به سمت هم حرکت می‌کنند. با این وجود، وی تخمین زد که این اثرات آن‌قدر کوچک هستند که شاید هیچ‌گاه نتوان آن‌ها را اندازه گرفت. اما داستان ما از این‌جا آغاز می‌شود که در سال ۲۰۱۵ برای اولین بار توانستیم امواج گرانشی را کشف کنیم!

از ۱/۳ میلیارد سال پیش، در کهکشانی خیلی خیلی دور، ۲ سیاهچاله به دور هم می‌گشتند. ابتدا به صورت آهسته، اما همین‌طور که امواج گرانشی منتشر می‌کردند، به هم نزدیک‌تر می‌شدند و سرعتشان شتاب پیدا می‌کرد تا آن که وقتی داشتند تقریبا با سرعت نور به گرد هم می‌چرخیدند، به هم برخورد کردند و تبدیل به یک سیاهچاله شدند که جرم آن ۶۰ برابر جرم خورشید بود، اما در فضایی ۳۶۰ کیلومتری فشرده شده بود. این اتفاق باورنکردنی، امواج گرانشی بیشتری تولید کرد. مدت زیادی طول کشید تا ما اثر این امواج گرانشی را بفهمیم چون آن دو سیاهچاله‌ی اولیه فاصله‌ی بسیار زیادی از ما داشتند. اما ما چه‌طور امواج گرانشی را اندازه می‌گیریم؟

آشکارگر لایگو – کالیفرنیا

۵۰ سال پیش، بسیاری از فیزیک‌دانان مشهور فکر می‌کردند که می‌توانند فاصله را با لیزرهایی که بین دو آینه قرار دارند، اندازه بگیرند. سال‌ها تلاش و توسعه‌ی فناوری و ایده لازم بود تا ۲۰ سال بعد، نصب ۲ ردیاب امواج گرانشی با دو تداخل‌سنج در آمریکا آغاز گردد. این آشکارگرها، هر کدام ۴ کیلومتر طول دارند و یکی در لویزیانا و دیگری در بیابانی در واشنگتن کار گذاشته شده است. تداخل‌سنج‌ها لیزرهایی دارند که از مرکز ۴ کیلومتر در خلا‌ء حرکت می‌کنند و در آینه‌ها بازتاب داده می‌شوند و سپس بازمی‌گردند. ما اختلاف فاصله را بین این دو بازو اندازه می‌گیریم. دستگاه های ما بسیار بسیار حساس و دقیق هستند.

نهایتاً در سپتامبر ۲۰۱۵ وقتی که می‌خواستیم اطلاعات را جمع‌آوری کنیم، فکر نمی‌کردیم چیزی دستمان را بگیرد. داشتیم آماده می‌شدیم که اطلاعات چند ماه را جمع‌آوری کنیم که غافلگیر شدیم! در هر دو ردیاب یک موج گرانشی ثبت شده بود. سیگنالی دیدیم که چرخه‌های شدت و بسامد را افزایش می‌داد و دوباره کم می‌شد و نه فقط این! در رمزگشایی این گونه امواج، توانستیم نتیجه بگیریم که این امواج از بیش از ۱ میلیارد سال پیش و از ۲ سیاهچاله می‌آیند که در هم ادغام شده بودند. ماه‌ها طول کشید تا خودمان را متقاعد کنیم که این موضوع حقیقت دارد و با وجود این که این‌ها امواج فضازمان هستند و نه صوتی، توانستیم آن‌ها را وارد بلندگو کرده و صدای موسیقی کائنات را بشنویم!

اما حالا می‌پرسیم که با این امواج چه‌کار می‌توان کرد؟ این کنجکاوی بشر است که ما را انسان ساخته و این کشف، راه جدیدی برای کاوش کائنات باز کرده است. قبلاً ستارگان را از طریق امواج الکترومغناطیسی می‌دیدیم اما حالا می‌توانیم صدای گیتی را بشنویم و با گذشت زمان می‌توانیم در فناوری‌های مختلف نیز از این امواج استفاده کرده و با توسعه‌ی آن به لذت دانش پی ببریم و شاید روزی شاهد تولد سیاهچاله‌ها یا انفجار ابراخترها باشیم.
این تازه ابتدای کار است…

Gabriela Gonzalez
TED Talks

درباره کتایون صباغ

کتایون صباغ
کتایون صباغ یکی از نخستین اعضای گروه نویسندگان کرونوس می‌باشد.

آیا می‌دانستید؟

مولکولی که می‌تواند انرژی را به مدت ۱۸ سال ذخیره کند

کرونوس – پژوهشگران به تازگی گام تازه‌ای در جهت ساخت مولکولی که بتواند انرژی را …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *