[ad_1]

عکس های سیاهچاله شعله های اشعه اشعه منفجر می شود nasa jpl PIA20051
مفهوم یک هنرمند از یک سیاه چاله عظیم که توسط دیسک چرخشی از مواد درحال سقوط احاطه شده است. NASA / JPL-Caltech
  • دانشمندان ممکن است اولین نشانه های زمینه موج گرانشی را کشف کرده باشند: دریایی از امواج در فضا-زمان در جهان طنین انداز می شود.

  • آلبرت انیشتین ابتدا وجود امواج گرانشی را پیش بینی کرد. آنها اخیراً پس از برخورد شدید سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی کشف شدند.

  • دانشمندان با مشاهده ستاره های مرده در کهکشان ما سیگنالی را کشف کرده اند که می تواند یک فشار ثابت از امواج گرانشی باشد که از برخورد کهکشان های دور در برخورد سیاه چاله های عظیم منتشر می شود.

  • برای کسب اطلاعات بیشتر به صفحه اصلی Business Insider مراجعه کنید.

دانشمندان ممکن است در آستانه کشف پدیده جدیدی باشند که در سراسر کیهان طنین انداز است: موج دائمی امواج در فضا-زمان.

آلبرت انیشتین ابتدا پیش بینی کرد که برخورد اجسام عظیم مانند سیاهچاله ها باعث ایجاد چنین امواجی می شود که امواج گرانشی نامیده می شوند. اما او فکر کرد که سر و صدا و ارتعاشات زمین باعث می شود که ما نتوانیم این امواج را هرگز تشخیص دهیم. از این نظر ، انیشتین اشتباه می کند. یکی از برجسته ترین آزمایشات تاریخ – رصدخانه تداخل سنج های لیزری موج گرانشی (LIGO) – امواج گرانشی را برای اولین بار در سال 2015 کشف کرد.

این امواج از دو سیاهچاله به وجود می آیند که در 1.3 میلیارد سال نوری متلاشی می شوند ، امواج را ارسال می کنند که در نهایت به سراسر سیاره ما می روند و در آشکارسازهای غول پیکر L-LIGO در واشنگتن و لوئیزیانا ثبت می شوند. سه محقق که به ایده پردازی کمک کردند جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کردند.

از زمان اولین کشف ، LIGO و همتای ایتالیایی آن ویرگو حداقل 50 بار امواج گرانشی احتمالی را از ترکیبات مختلف سیاه چاله ها و برخورد ستاره های نوترونی کشف کرده اند.

اما این فقط بارزترین موارد امواج گرانشی است – انفجارهای شدید تابش ناشی از عظیم ترین برخوردهای جهان. از نظر تئوری ، فضا باید با همهمه ثابت امواج گرانشی سطح پایین که از کهکشانهای ادغام شده در جهان منعکس می شود ، ارتعاش کند.

برخورد کهکشانها با برخورد هابل کهکشان مارپیچی
در تصویری که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده ، دو کهکشان مارپیچی با هم برخورد می کنند. ناسا ، ESA ، تیم میراث هابل STScI / AURA-ESA / هابل و K. Knoll همکاری STScI

دانشمندان بر این باورند که مرکز هر کهکشان بزرگ شامل یک سیاهچاله بزرگ است که میلیون ها یا حتی میلیاردها بار جرم بیشتری نسبت به اجسام برخوردی که LIGO و Virgo کشف کرده اند ، دارد. این سیاه چاله های بزرگ باید با درهم آمدن کهکشانها و به آهستگی تبدیل شدن آنها به هم ادغام شوند. وزوز فرضی این فعالیت در سراسر جهان “پس زمینه موج گرانشی” یا GWB نامیده می شود.

اما هنوز کسی شواهد قطعی برای این موضوع پیدا نکرده است.

این همان جایی است که تحقیقات جدید در حال ظهور است. فیزیک دانان در رصدخانه موج گرانشی آمریکای شمالی Nanohertz (NANOGrav) کشف کرده اند که ممکن است اولین نشانه های این تابش پس زمینه در فضا-زمان باشد. تحقیقات آنها در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

جولی کمرفورد ، اخترفیزیکدان از NANOGrav و دانشیار دانشگاه کلرادو بولدر ، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت.

رصدخانه ای با امواج گرانشی به اندازه کهکشان ما

امواج گرانشی نانوگراو کهکشان رصدخانه نبض
تفسیر یک هنرمند از سیگنالهایی که از تپ اخترها به زمین سفر می کنند. NANOGRAV / تی کلین

برای جستجوی زمینه موج گرانشی ، محققان NANOGrav به دنبال تقلید از LIGO در مقیاس بسیار بزرگتر هستند.

LIGO با شلیک یک پرتو لیزر و تقسیم آن به دو قسمت کار می کند. چراغ سپس 2.5 مایل به سمت پایین هر دو بازو حرکت می کند. تیرها از آینه های انتهای این بازوها منحرف می شوند و دوباره در نزدیکی شکاف تیر جمع می شوند ، جایی که باید لغو شوند. اما وقتی یک موج گرانشی عبور می کند ، در فضا-زمان تحریف می شود – یک لوله را کمی طولانی تر و دیگری را برای مدت کوتاه کوتاه می کند. در نتیجه ، این دو پرتو در زمان های مختلف به شکاف برمی گردند و منجر به برق آسا می شوند.

NANOGrav به روشی مشابه کار می کند. اما او به جای آینه از تپ اخترهای میلی ثانیه ای استفاده می کند: ستارگان بسیار متراکم مرده که به سرعت می چرخند و هر میلی ثانیه یک انفجار نور به زمین می فرستند. زمان سنجی دقیق آنها با ساعت اتمی رقابت می کند ، بنابراین این اجرام آسمانی برای تشخیص تغییرات در بافت فضا-زمان ایده آل هستند.

همانطور که محققان LIGO امواج گرانشی را با اندازه گیری تغییرات زمان رسیدن پرتوهای نور تشخیص می دهند ، محققان NANOGrav نیز این کار را با اندازه گیری تغییرات زمان رسیدن نور از تپ اخترها در سراسر کهکشان انجام می دهند. هنگامی که امواج گرانشی از طریق فضا عبور می کنند ، مسافتی را که نور برای رسیدن به زمین طی می کند فشار می دهند یا کش می آورند و زمان رسیدن آن را فقط با چند صد نانو ثانیه تغییر می دهند. چراغ برخی از تپ اخترها کمی زودتر از حد انتظار می رسد ، در حالی که برخی دیگر دیرتر می رسند.

جوزف سیمون ، فیزیکدان فیزیک نجومی در دانشگاه کلرادو ، بولدر و نویسنده اصلی مقاله جدید ، در یک کنفرانس مطبوعاتی در طول جلسه انجمن نجوم آمریکا گفت: “ما در واقع یک آشکارساز موج گرانشی به اندازه یک کهکشان در راه شیری خود ایجاد می کنیم.”

این روش “آرایه زمان تپ اختر” نامیده می شود.

از آنجا که فاصله بین زمین و هر یک از این تپ اخترها بسیار بیشتر از طول بازوهای LIGO است ، NANOGrav می تواند امواج گرانشی با فرکانس پایین را که از همجوشی دور اجرام فوق عظیم ناشی می شوند ، تشخیص دهد. برخلاف انفجارهای کوتاهی که LIGO تشخیص می دهد ، این امواج با فرکانس پایین می توانند به طور مداوم سالها یا حتی دهه ها از طریق زمین عبور کنند.

به سادگی با مشاهده چراغ های تپ اخترها برای یک تغییر جمعی و همزمان در زمان ، دانشمندان باید بتوانند لحظه ورود یا خروج موج گرانش از محیط اطراف ما را تشخیص دهند.

NANOGrav برای نظارت بر ضربان قلب از این طریق ، از تلسکوپ Green Bank بانک ملی در ویرجینیای غربی و رصدخانه Arecibo در پورتوریکو استفاده می کند.

رصدخانه آنتن رادیو Arecibo پورتوریکو Top View 20050805 Naic National Science Foundation NSF
رصدخانه Arecibo در پورتوریکو قبل از فروپاشی آن. رصدخانه NAIC Arecibo / NSF

اما پس از دو قطعی عمده کابل ، تلسکوپ Arecibo در ماه دسامبر روی خود فرو ریخت. سکوی 900 تنی آن به پایین شناور سقوط کرده و صفحات آن را خرد کرده و هیچ امیدی به بهبودی ندارد. محققان از Arecibo تا اولین خرابی کابل در ماه آگوست استفاده کردند.

پل دمورست ، دانشمند NANOGrav ، که در رصدخانه نجوم رادیوی ملی ایالات متحده کار می کند ، در جلسه AAS گفت: “این ، البته ضرر بزرگی برای پروژه ما است.”

رصدخانه arecibo باعث آسیب رساندن بستر گیرنده رادیو تلسکوپ رادیویی می شود
یک نمای هوایی خسارت را در رصدخانه Arecibo در پورتوریکو نشان می دهد که یکی از اصلی ترین کابل ها در اول دسامبر سال 2020 شکست. ریکاردو آردوانگو / خبرگزاری فرانسه / تصاویر گتی

“وای خدا ، اینجا چیزی واقعاً وجود دارد.”

با تجزیه و تحلیل داده های 45 تپ اختر – که حداقل سه سال مشاهده شده است – محققان NANOGrav یک تغییر منطبق در زمان نور تپ اختر پیدا کردند. آنها معتقدند که این ممکن است زمینه موج گرانشی باشد.

سایمون در بیانیه ای گفت: “ما هر یک از تپ اخترها را یکی یکی مرور کردیم. فکر می کنم همه انتظار داشتیم چند نفر را پیدا کنیم که کسانی بودند که داده های ما را دور بریزند.” “اما بعد ما همه آنها را مرور کردیم و گفتیم ،” خدا ، در اینجا چیزی در اینجا وجود دارد. ” “

این سیگنال در فرکانسهای پایین قدرت بیشتری دارد که محققان انتظار دارند در برابر موج گرانش ببینند. اما برای اطمینان از اینکه آنها واقعاً این پدیده جدید را کشف کرده اند ، باید داده های بیشتری را تجزیه و تحلیل کنند – برخی از آنها را قبلاً جمع آوری کرده اند – تا اطمینان حاصل کنند که روند در همه مجموعه داده ها ادامه دارد.

سایمون گفت: “ما این شواهد واقعاً قابل توجه از یک سیگنال مشترک را داریم. اما هنوز هم نمی توانیم دقیقاً بگوییم که چیست.”

NANOGrav اکنون در حال کار بر روی دو پروژه هماهنگ سازی تپشگر در اروپا و استرالیا است تا سیگنال های مشابهی را در داده های خود بررسی کند یا خیر.

Demorest معتقد است كه NANOGrav می تواند شواهد قطعی بدست آورد كه این زمینه امواج گرانشی سال آینده است. سایمون گفت که تجزیه و تحلیل داده ها احتمالاً بیشتر از آن زمان می برد.

علاوه بر تجزیه و تحلیل داده های جدید ، Demorest گفت ، NANOGrav تلاش خواهد کرد تا آرایه خود را گسترش دهد و شامل تعداد بیشتری تپ اختر و استفاده از تلسکوپ های حساس تر باشد – نمونه هایی که حتی هنوز ساخته نشده اند. سرانجام ، دانشمندان امیدوارند که سیاه چاله های عظیم که امواج گرانشی را ارسال می کنند ، شناسایی و مطالعه کنند.

سایمون گفت: “توانایی تشخیص زمینه موج گرانشی یک قدم بزرگ است ، اما در واقع فقط یک مرحله است.” “مرحله دوم تعیین علل این امواج و کشف آنچه می توانند در مورد جهان به ما بگویند.”

مقاله اصلی Business Insider را بخوانید

[ad_2]

منبع: moshtagh-khabar.ir