الفلك

إلى أي مدى يجب أن يكون المصدر ، حتى تكون موجات الجاذبية مرئية على الأرض؟

إلى أي مدى يجب أن يكون المصدر ، حتى تكون موجات الجاذبية مرئية على الأرض؟

إذا فهمت ذلك جيدًا بما فيه الكفاية ، فإن موجات الجاذبية تسبب تموجات في نسيج الزمكان. في نظرنا ، قد يبدو ذلك مثل تلك التأثيرات المتموجة على مقاطع الفيديو للهواة.

أين يجب أن يكون المصدر ، حتى تكون تأثيرات موجات الجاذبية مرئية ، هنا ، على الأرض.


تمر الموجات بسرعة الضوء. لذلك لن ترى تموجات ، بل ستمر بسرعة كبيرة ، وتذكر أن الأمواج ستمر من خلالك أيضًا. كان الطول الموجي (نسبيًا) يبلغ حوالي 3000 كيلومتر. الموجة لا تمر عليك أنت داخل الموجة.

اتساع الموجات التي اكتشفها ليجو كان صغيرًا ، جزء منه $10^{21}$، الآن بينما تتبع شدة الموجات قانون التربيع العكسي ، لأن الكثافة تتناسب مع مربع السعة ، فإن السعة تتناسب عكسياً مع المسافة من المصدر.

نحن على دراية بالسلالات التي تشكل جزءًا واحدًا من 1000 ، أي اختلاف بمقدار ملليمتر واحد لكل متر. للحصول على ذلك ، يجب أن نكون قريبين جدًا من المصدر ، $10^{18}$ مرات أقرب. نظرًا لأن الثقوب السوداء كانت على بعد حوالي مليار سنة ضوئية ، للحصول على إجهاد من جزء واحد في 1000 ، يجب أن يكون اندماج الثقوب السوداء حوالي 10000 كيلومتر

الآن ، إذا كنت على بعد 10000 كيلومتر من زوج من 30 ثقبًا أسود كتلة شمسية ، فإن إجهاد إشعاع الجاذبية هو أقل مشاكلك. إذا كان هناك أي عزاء ، فلن تضيع مشاكلك طويلاً.


الشرح: ما هي موجات الجاذبية؟

هذا فنان و rsquos عرض لموجات الجاذبية المنبعثة من حركة الأجرام السماوية الضخمة ، مثل ثقبين أسودين.

شارك هذا:

11 فبراير 2016 الساعة 10:34 صباحًا

موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الفضاء. قم برمي صخرة في بركة وسوف تخلق تموجات - موجات في الماء - تبدو وكأنها تتمدد وتضغط مرة أخرى. وبالمثل ، يجب أن ترسل الكتل المتسارعة موجات الجاذبية إلى الفضاء. قد تتسبب هذه التموجات في تمدد المساحة والضغط عليها مرة أخرى.

في 11 فبراير 2016 ، بعد عقود من محاولة الكشف المباشر عن مثل هذه الموجات ، أعلن العلماء أنهم عثروا عليها على ما يبدو. جاءت الأمواج من مجرة ​​أخرى بعيدة ، بعيدة. الى اي مدى؟ جرب بين 750 مليون و 1.86 مليار سنوات ضوئية بعيد! هناك ، اصطدم اثنان من الثقوب السوداء ، وهز نسيج المكان والزمان ، أو وقت فراغ. هنا على الأرض ، ارتجف كاشفان عملاقان في أجزاء مختلفة من الولايات المتحدة مع انجراف موجات الجاذبية فوقهما.

المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

في نظريته النسبية العامة تنبأ ألبرت أينشتاين بأن التموجات في الزمكان يجب أن تشع الطاقة بعيدًا عن الأحداث العنيفة للغاية ، مثل اصطدام النجوم. مثل هذه الأحداث قوية. ومع ذلك ، فإن التموجات التي يطلقونها خفية. بحلول الوقت الذي يصلون فيه إلى الأرض ، يضغط البعض على الزمكان بمقدار ضئيل مثل عرض البروتون. (البروتون هو أحد الجسيمات التي تتكون منها الذرة).

قم بعمل الموجة بعد عقود من محاولة الكشف المباشر عن الموجات ، يبدو أن مرصد موجات الجاذبية بالليزر الذي تمت ترقيته مؤخرًا والمعروف الآن باسم LIGO المتقدم قد نجح ، مما أدى إلى دخول حقبة جديدة من علم الفلك. أخبار العلوم

تم التقاط الموجات المكتشفة حديثًا من قبل مرصد موجات الجاذبية بالليزر الذي تمت ترقيته مؤخرًا. يُعرف الآن باسم & # 8220advanced & # 8221 LIGO. لتحديد إشارة ، يستخدم LIGO مرآة خاصة لتقسيم شعاع من ضوء الليزر. ترسل المرآة كل شعاع إلى أسفل أحد الأنبوبين اللذين يبلغ طولهما 4 كيلومترات. تقع هذه الأنابيب بزاوية 90 درجة مع بعضها البعض. يرتد الضوء ذهابًا وإيابًا 400 مرة أسفل كل نفق في الكاشف. وهذا يحول رحلة كل شعاع إلى رحلة ذهاب وعودة بطول 1،600 كيلومتر (990 ميل). ثم يتحد الضوء بالقرب من مصدره.

تم تصميم التجربة بحيث في ظل الظروف العادية ، تلغي موجات الضوء بعضها البعض عند إعادة توحيدها. عندما يحدث ذلك ، لا تنتقل أي إشارة إلى كاشف قريب.

لكن موجة الجاذبية ستمتد أنبوبًا بينما تضغط على الآخر. هذا يغير المسافة التي يقطعها الشعاعتان بالنسبة إلى بعضهما البعض. لا تخطئ: الفرق ضئيل. لكن يكفي أنه عندما تتجمع الحزم ، لم تعد موجاتها محاذاة تمامًا. نظرًا لأنهم لم يعدوا يلغيون بعضهم البعض ، فسوف يلتقط الكاشف وهجًا خافتًا. هذا يشير إلى موجة جاذبية عابرة.

لضمان عدم تشغيل الإشارة من خلال بعض الظواهر المحلية (ولمساعدة العلماء على تثليث مصدرها) ، يوجد في LIGO كاشفان. أحدهما في لويزيانا والآخر في ولاية واشنطن. سيتم تجاهل أي إشارة تظهر عند كاشف واحد فقط - بمعنى أنها محلية -.

شرح: ما هو نموذج الكمبيوتر؟

اكتشف العلماء في البداية موجات الجاذبية قادمة من اصطدام ثقبين أسودين. لكن هذه ليست المصادر الوحيدة التي يعتقدون أنهم سيكونون قادرين على اكتشافها. من خلال العمل مع المحاكاة الحاسوبية ، والمعروفة أيضًا باسم نماذج الكمبيوتر، يمكن للعلماء معرفة نوع الإشارات التي يمكن توقعها من مصادر أخرى.

النجم النيوتروني هو اللب المتبقي بعد انفجار نجم ضخم. يجب أن يتسبب النجم النيوتروني الدوار في تحريك الزمكان عند ترددات مماثلة لتلك الناتجة عن اصطدام الثقوب السوداء.

تحدث الانفجارات القوية المعروفة باسم المستعرات الأعظمية عندما يموت نجم ضخم. يمكنهم زعزعة الفضاء وتفجير الكون مع موجة من موجات الجاذبية عالية التردد.

أزواج من الثقوب السوداء العملاقة ، كل منها أكبر بمليون مرة من كتلة الشمس - وأكبر من تلك التي اكتشفها LIGO المتقدم - تشع موجات طويلة متموجة. لا يستطيع LIGO المتقدم اكتشاف الموجات بهذا التردد. لكن العلماء قد يكتشفونها من خلال البحث عن الاختلافات الدقيقة في النبضات الثابتة للنجوم النابضة. النجوم النابضة هي نجوم نيوترونية تدور بكثافة فائقة.

ال الانفجار العظيم ربما تكون قد أطلقت موجات ثقالية بحجم الكون قبل 13.8 مليار سنة. كانت هذه الموجات قد تركت بصمة على أول ضوء انطلق في الكون بعد 380 ألف سنة. يبحث العلماء الآن عن هذه الموجات في الخلفية الكونية الميكروية. هذا هو الإشعاع الذي خلفه الانفجار العظيم.

كلمات القوة

(لمزيد من المعلومات حول Power Words ، انقر فوق هنا)

التسريع تغيير في سرعة أو اتجاه جسم ما.

ذرة الوحدة الأساسية للعنصر الكيميائي. تتكون الذرات من نواة كثيفة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات محايدة الشحنة. تدور النواة حول سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة.

ثقب أسود منطقة من الفضاء لها مجال جاذبية شديد الشدة بحيث لا يمكن لأي مادة أو إشعاع (بما في ذلك الضوء) الهروب.

الانفجار العظيم التوسع السريع للمادة الكثيفة التي ، وفقًا للنظرية الحالية ، هي التي ميزت أصل الكون. وهو مدعوم بالفيزياء والفهم الحالي لتكوين الكون وبنيته.

ضغط الضغط على جانب أو أكثر من شيء ما لتقليل حجمه.

طراز الكمبيوتر برنامج يتم تشغيله على جهاز كمبيوتر يقوم بإنشاء نموذج أو محاكاة لميزة أو ظاهرة أو حدث في العالم الحقيقي.

كوني صفة تشير إلى الكون و [مدش] الكون وكل ما بداخله.

الخلفية الكونية الميكروويف إشعاع الحرارة المتبقية من الانفجار العظيم والتي يجب أن تكون موجودة في جميع أنحاء الكون. يقدر بحوالي 2.725 درجة فوق الصفر المطلق.

الكون (صفة كوني) مصطلح يشير إلى الكون وكل ما بداخله.

تردد عدد المرات التي تحدث فيها ظاهرة دورية محددة خلال فترة زمنية محددة. (في الفيزياء) عدد الأطوال الموجية التي تحدث خلال فترة زمنية معينة.

المجرة (صفة المجرة) مجموعة ضخمة من النجوم مرتبطة ببعضها البعض عن طريق الجاذبية. تشمل المجرات ، التي تضم كل منها عادةً ما بين 10 ملايين و 100 تريليون نجم ، أيضًا سحبًا من الغاز والغبار وبقايا النجوم المتفجرة.

النسبية العامة مجموعة من التعبيرات الرياضية التي تحدد الجاذبية والمكان بمرور الوقت (يُعرف أيضًا باسم الزمكان). تم نشره لأول مرة من قبل ألبرت أينشتاين في نوفمبر 1915. يوصف مجال البحث الذي يركز على هذا بأنه نسبي.

موجات الجاذبية (تُعرف أيضًا باسم موجات الجاذبية) تموجات في نسيج الفضاء تنتج عندما تخضع الكتل لتسارع مفاجئ. يُعتقد أن البعض قد أطلق العنان خلال الانفجار العظيم ، عندما بدأ الكون بدايته المتفجرة.

الجاذبية تميل المدارس إلى تعليم أن الجاذبية هي القوة التي تجذب أي شيء له كتلة أو كتلة تجاه أي شيء آخر له كتلة. كلما زادت كتلة شيء ما ، زادت جاذبيته. لكن نظرية النسبية العامة لأينشتاين ورسكووس أعادت تعريفها ، حيث أظهرت أن الجاذبية ليست قوة عادية ، بل هي خاصية لهندسة الزمكان. يمكن النظر إلى الجاذبية بشكل أساسي على أنها منحنى في الزمكان ، لأنه عندما يتحرك الجسم عبر الفضاء ، فإنه يتبع مسارًا منحنيًا بسبب الكتلة الأكبر بكثير لواحد أو أكثر من الأشياء الموجودة في محيطه.

الليزر جهاز يولد شعاعًا كثيفًا من الضوء المتماسك بلون واحد. يستخدم الليزر في الحفر والقطع والمحاذاة والتوجيه وتخزين البيانات والجراحة.

سنة ضوئية المسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد ، حوالي 9.48 تريليون كيلومتر (حوالي 6 تريليون ميل). للحصول على فكرة عن هذا الطول ، تخيل حبلًا طويلًا بما يكفي للالتفاف حول الأرض. سيكون طوله أكثر بقليل من 40.000 كيلومتر (24900 ميل). ضعها بشكل مستقيم. الآن ضع 236 مليون أخرى بنفس الطول ، من طرف إلى طرف ، مباشرة بعد الأول. المسافة الإجمالية التي يقطعونها الآن تساوي سنة ضوئية واحدة.

ليغو (باختصار ل مرصد موجات الجاذبية بالليزر) نظام من كاشفين ، مفصولين على مسافة جغرافية كبيرة ، يستخدمان لتسجيل وجود موجات الجاذبية العابرة.

كتلة رقم يوضح مقدار مقاومة الكائن للتسريع والتباطؤ و [مدش] أساسًا مقياس لمقدار المادة التي يتكون منها هذا الكائن.

النجم النيوتروني جثة كثيفة للغاية لما كان يومًا نجمًا كتلته من أربعة إلى ثمانية أضعاف كتلة شمسنا. عندما مات النجم في انفجار مستعر أعظم ، انطلقت طبقاته الخارجية إلى الفضاء. ثم انهار قلبه تحت جاذبيته الشديدة ، مما تسبب في اندماج البروتونات والإلكترونات في ذراته في النيوترونات (ومن هنا جاء اسم النجم و rsquos). يعتقد علماء الفلك أن النجوم النيوترونية تتشكل عندما تتعرض النجوم الكبيرة لمستعر أعظم ، لكنها كبيرة بما يكفي لتشكيل ثقب أسود. ملعقة صغيرة واحدة من نجم نيوتروني على الأرض تزن مليار طن.

الجسيم كمية دقيقة من شيء ما.

ظاهرة شيء مفاجئ أو غير عادي.

بروتون جسيم دون ذري يعد أحد اللبنات الأساسية للذرات التي تتكون منها المادة. تنتمي البروتونات إلى عائلة الجسيمات المعروفة باسم الهادرونات.

النجم النابض اسم نجم نيوتروني دوار شديد الكثافة. ستزن ملعقة شاي واحدة على الأرض مليار طن. إنه يمثل نهاية حياة النجوم التي بدأت كتلة شمسنا بأربعة إلى ثمانية أضعاف. عندما مات النجم في انفجار مستعر أعظم ، انطلقت طبقاته الخارجية إلى الفضاء. ثم انهار لبه تحت جاذبيته الشديدة ، مما تسبب في اندماج البروتونات والإلكترونات في الذرات التي تكونها في النيوترونات (ومن هنا جاء اسم النجم و rsquos). عندما تدور هذه النجوم ، فإنها تصدر نبضات قصيرة ومنتظمة من موجات الراديو أو الأشعة السينية (وأحيانًا كلاهما على فترات متناوبة).

إشعاع (في الفيزياء) إحدى الطرق الثلاث الرئيسية التي تنتقل بها الطاقة. (الاثنان الآخران هما التوصيل والحمل الحراري). في الإشعاع ، تحمل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة من مكان إلى آخر. على عكس التوصيل والحمل الحراري ، اللذان يحتاجان إلى مادة للمساعدة في نقل الطاقة ، يمكن للإشعاع نقل الطاقة عبر الفضاء الفارغ.

محاكاة للخداع بطريقة ما بتقليد شكل أو وظيفة شيء ما. الدهون الغذائية المحاكية ، على سبيل المثال ، قد تخدع الفم بأنها تذوق دهونًا حقيقية لأن لها نفس الإحساس على اللسان و [مدش] دون وجود أي سعرات حرارية. قد تخدع محاكاة حاسة اللمس الدماغ في التفكير في أن إصبعًا قد لمس شيئًا ما على الرغم من أن اليد قد لا تكون موجودة واستُبدلت بطرف اصطناعي. (في الحوسبة) لمحاولة تقليد ظروف أو وظائف أو ظهور شيء ما. يشار إلى برامج الكمبيوتر التي تقوم بذلك باسم المحاكاة.

وقت فراغ المصطلح الذي جعلته نظرية النسبية لأينشتاين ورسكووس أساسيًا ، يصف تعيينًا لبعض النقاط من حيث إحداثياتها ثلاثية الأبعاد في الفضاء ، جنبًا إلى جنب مع إحداثي رابع يتوافق مع الوقت.

نجمة لبنة البناء الأساسية التي تتكون منها المجرات. تتطور النجوم عندما تضغط الجاذبية على سحب الغاز. عندما تصبح كثيفة بدرجة كافية للحفاظ على تفاعلات الاندماج النووي ، ستصدر النجوم الضوء وأحيانًا أشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي. الشمس هي أقرب نجم لنا.

دقيق بعض الميزات التي قد تكون مهمة ، ولكن يصعب رؤيتها أو وصفها. على سبيل المثال ، قد تكون التغييرات الخلوية الأولى التي تشير إلى بداية السرطان مرئية ولكنها دقيقة و [مدش] صغيرة ويصعب تمييزها عن الأنسجة السليمة القريبة.

سوبرنوفا (جمع: المستعرات الأعظمية أو المستعرات الأعظمية) نجم ضخم يزداد سطوعه فجأة بشكل كبير بسبب انفجار كارثي يقذف معظم كتلته.

نظرية (في العلم) وصف لبعض جوانب العالم الطبيعي بناءً على ملاحظات واختبارات وسبب مكثف. يمكن أن تكون النظرية أيضًا طريقة لتنظيم مجموعة واسعة من المعرفة التي تنطبق في مجموعة واسعة من الظروف لشرح ما سيحدث. على عكس التعريف الشائع للنظرية ، فإن النظرية في العلم ليست مجرد حدس. الأفكار أو الاستنتاجات التي تستند إلى نظرية و [مدش] وليس بعد على بيانات ثابتة أو ملاحظات و [مدش] يشار إليها باسم نظري. يُعرف العلماء الذين يستخدمون الرياضيات و / أو البيانات الموجودة لتوقع ما يمكن أن يحدث في المواقف الجديدة باسم المنظرين.

تثليث لمعرفة مكان وجود شيء ما من خلال تحليل توقيت الإشارات التي تصل إلى أجهزة استقبال مختلفة.

تموج الصعود والهبوط بطريقة موجية متوقعة. يمكن أن يشير هذا النمط إلى الحركة أو الصوت أو الأشكال. أمواج المحيط هي أحد الأمثلة على التموجات. هكذا هي الحركة الموجية للثعبان.

كون الكون كله: كل الأشياء الموجودة عبر المكان والزمان. لقد كان يتوسع منذ تشكيله خلال حدث يعرف باسم الانفجار العظيم ، منذ حوالي 13.8 مليار سنة (أكثر أو يستغرق بضع مئات من ملايين السنين).

لوح اضطراب أو اختلاف ينتقل عبر الفضاء والمادة بطريقة منتظمة ومتذبذبة.

اقتباسات

بي أبوت وآخرون. رصد موجات الجاذبية من اندماج ثنائي للثقب الأسود. رسائل المراجعة البدنية. تم النشر على الإنترنت في 11 فبراير 2016. doi: 10.1103 / PhysRevLett.116.061102.


كيفية التقاط موجة الجاذبية

فكرة فنان ورسكو عن موجات الجاذبية (الانعكاسات الذهبية) الناشئة عن اندماج ثقبين أسودين (الأجرام السماوية المظلمة). أبلغ العلماء للتو لأول مرة عن اكتشاف موجات الجاذبية من هذا التصادم.

شارك هذا:

11 فبراير 2016 الساعة 10:33 صباحًا

فاجأني بريد إلكتروني في يناير 2016. كان بيتر سولسون ، الفيزيائي بجامعة سيراكيوز بنيويورك ، يتقاسم سرًا. وقال إنه في وقت قصير سيتم نشر البيانات رسميًا والتي تظهر أنه تم اكتشاف موجات الجاذبية أخيرًا.

تنبع هذه القعقعة من أعنف الأحداث في الكون. وفي سبتمبر 2015 ، التقط مرصدا موجات الجاذبية - أو كاشفات - الهزات. تم إطلاق العنان للأمواج منذ حوالي 1.3 مليار عام بسبب المواجهة الشرسة بين ثقبين أسودين هائلين أثناء اندماجهما في عناق مصيري. كنت أتمنى الحصول على مثل هذه الأخبار منذ أن نشرت سيمفونية آينشتاين غير المكتملة، منذ 16 عامًا. وصف كتابي أحدث شركة ناشئة في علم الفلك: علم فلك موجات الجاذبية.

المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

في تشرين الثاني (نوفمبر) 1915 ، كشف أينشتاين عن طريقة جديدة للنظر إلى أعمال الجاذبية في جميع أنحاء الكون. تُعرف الرياضيات التي تقوم عليها تلك النظرة الجديدة للجاذبية باسم النسبية العامة. في العام التالي ، أدرك أينشتاين أن هذه النظرية الجديدة تنبأت أيضًا بوجود موجات الجاذبية - التي تسمى الآن موجات الجاذبية.

الشرح: ما هي موجات الجاذبية؟

لكن الحصول على كاشف يعمل للعثور عليهم سيستغرق عقودًا من الدم والعرق والإحباط. الآن ، بعد ما يقرب من 100 عام بالضبط من أول ورقة بحثية لآينشتاين عن موجات الجاذبية ، ظهر النجاح. كان الأمر كما لو ، كما تأمل سولسون ، "تلك الثقوب السوداء كانت تنتظر تلك اللحظة."

ما توقعه أينشتاين

حركة الشحنات الكهربائية لأعلى ولأسفل الهوائي تخلق موجات راديو ، نوع من الاشعاع الكهرومغناطيسي. وبنفس الطريقة إلى حد كبير ، حسب رأي أينشتاين ، يجب أن تظهر موجات إشعاع الجاذبية عندما تتحرك الكتل. لكن هذه الموجات لن تسافر عبر الفضاء بالطريقة التي يعمل بها الضوء ، كما أشار في أوراق نُشرت في عامي 1916 و 1918. وبدلاً من ذلك ، فإن هذه الموجات ستتموج كزلازل في إطار المكان والزمان ذاته - أو وقت فراغ.

تمثيل الفنان & # 8217s لموجات الجاذبية المنبثقة من ثقبين أسودين يدوران حول الزمكان. كارناهان (NASA GSFC) تمدد وتضغط بالتناوب على الفضاء ، فإن الموجة في موقع الثقوب السوداء المتضاربة كانت ستمتد رجلاً بطول 1.8 متر (6 أقدام) إلى 3.7 متر. في غضون مللي ثانية ، كان من الممكن أن يضغط عليه إلى 0.9 متر (3 أقدام) ، قبل أن يطاله مرة أخرى.

لم يتخيل أينشتاين أبدًا مثل هذه المصادر الفاحشة لموجاته. بالعودة إلى عقد العشرينيات من القرن الماضي ، بدا الكون هادئًا نسبيًا. لذلك تصور أينشتاين هذه الموجات وهي تتدفق من نجمين ، على سبيل المثال ، وهما ببساطة يدوران حول بعضهما البعض. عرف هو وآخرون أن تموجات الزمكان من مثل هذه الأحداث ستكون ضعيفة. بالتأكيد ، سيكونون أضعف من أن يكلفوا عناء البحث عنهم.

حتى أن العديد من العلماء تساءلوا عما إذا كانت هذه الموجات موجودة.

جادل الجانبان ذهابًا وإيابًا حول هذا الأمر لعقود. حتى أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، على أي حال. بعد ذلك ، قرر الشاب جوزيف ويبر من جامعة ماريلاند في كوليدج بارك أن الوقت قد حان لتسوية المسألة. كان سيبني كاشف موجات الجاذبية.

كيف تلتقط موجة

بالنسبة لجهازه ، بدأ ويبر بأسطوانة كبيرة من الألمنيوم. كان الشريط الصلب بحجم خزان الماء الساخن في المنزل بسعة 50 جالونًا تقريبًا. أحاط بهذا بأجهزة استشعار ، واعتقد أن الموجة العابرة ستؤدي إلى رنين الشريط مثل الجرس. ستحول المستشعرات هذا الاهتزاز إلى إشارات كهربائية يتم تسجيلها على مخطط ورقي. باستخدام كاشفين مفصولين بمئات الكيلومترات ، يمكن للعلماء تحديد الضوضاء المحلية (لأنها ستظهر على كاشف واحد فقط). سيتم تجاهل أي تأثيرات محلية من هذا القبيل على شريط الألمنيوم.

شوهد جوزيف ويبر من ولاية ماريلاند يعمل على كاشف موجات الجاذبية في أكتوبر 1969. مجموعات خاصة / جامعة. بحلول عام 1969 ، أعلن ويبر في اجتماع علمي أنه سجل إشارة على شريطين في نفس الوقت. كان أحدهم في حرم جامعة ماريلاند. كان الكاشف الآخر على بعد حوالي 1125 كيلومترًا (700 ميل) في مختبر أرجون الوطني ، غرب شيكاغو.

واستقبل العلماء في الاجتماع إعلانه بالتصفيق. أعلنت الصحف أنه ربما يكون أهم إنجاز فيزيائي في نصف قرن. في العام التالي ، أعلن ويبر أن إشاراته جاءت من مركز مجرة ​​درب التبانة. قال ، ربما أتوا من انفجار مستعر أعظم ، أو من نجوم نيوترونية (تم اكتشافها مؤخرًا). بسرعة كبيرة ، سارعت مجموعات الفيزياء الأخرى لبناء أجهزة الكشف الخاصة بها.

لكنهم لم يروا أي موجات. لاشيء على الاطلاق.

ومع ذلك ، فإن الفرق المختلفة لم تستسلم. بحلول الثمانينيات من القرن الماضي ، قامت مجموعات في بلدان مختلفة بإنشاء أجهزة كشف أكبر. قام العلماء أيضًا بتعديل تصميماتهم. كان يأملون في أن تكون هذه أكثر حساسية.

حتى وفاته في عام 2000 ، أصر ويبر على أن كواشفه سجلت موجات الجاذبية. اليوم ، يشك الفيزيائيون في أن نظام ويبر التقط بعض الأصوات الطبيعية القادمة من داخل قضبانه.

ولكن حتى عندما بدأ ويبر العمل على قضبانه ، كان يتم تخيل تقنية جديدة تمامًا لاكتشاف موجات الجاذبية. تُعرف هذه الطريقة باسم قياس التداخل بالليزر (IN-tur-feh-ROM-eh-tree). في عام 1962 ، وصف عالمان سوفياتيان ، هما ميخائيل جيرتسنشتاين وف. آي. بوستوفيت ، طريقة لاستخدامها في الكشف عن موجات الجاذبية. لكن لم يكن أحد خارج روسيا على علم بذلك. فكر ويبر أيضًا لفترة وجيزة في هذه التقنية. بعد ذلك ، في عام 1966 ، توصل رينر فايس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، في كامبريدج ، إلى هذا المخطط أيضًا بشكل مستقل.

ارتداد الليزر

طُلب من وايس ، الذي أجرى تجارب معملية على الجاذبية ، في مرحلة ما تدريس مقرر حول النسبية العامة. يتذكر قائلاً: "لم أستطع الاعتراف بأنني لم أكن أعرف ذلك". "كنت مجرد تمرين واحد قبل طلابي." كجزء من الدورة التي أنشأها ، طلب فايس من الطلاب تخيل كيف ستتغير المسافة بين ثلاثة أجسام ضخمة ، مرتبة لتشكيل الحرف L (واحد في الزاوية ، والأخرى في كل طرف) ، مع مرور موجة الجاذبية. عرف فايس أن موجة الجاذبية تضغط الفضاء في اتجاه واحد (على سبيل المثال ، شمال / جنوب) ، بينما توسعها في الاتجاه الآخر (شرقًا / غربًا). بعد ميلي ثانية ، مع مرور الموجة ، سينعكس التأثير.

التصميم الأساسي لمقياس التداخل لاكتشاف موجة الجاذبية. معمل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا / LIGO أثناء التفكير في المشكلة ، أدرك وايس أنها ستكون تجربة جيدة. يمكنه بث أشعة الليزر باستمرار بين الجماهير. ثم سيجعل الحزم تتحد في النهاية (أو بصريًا "تتداخل" مع بعضها البعض). يجب أن يقيس هذا أي اهتزازات في الكتل إذا مرت موجة الجاذبية. بمعنى آخر ، سيكون بمثابة كاشف لموجة الجاذبية!

وكان لها ميزة واحدة كبيرة على القضبان. يمكن أن تستجيب القضبان لتردد واحد فقط من اهتزاز الزمكان. على النقيض من ذلك ، يمكن لمقياس التداخل الليزري هذا تسجيل مجموعة من الترددات. وهذا من شأنه أن يزيد من فرصة ملاحظة موجة عابرة.

بحلول عام 1972 ، كتب فايس تقريرًا تاريخيًا يحدد جميع المصادر الأساسية للضوضاء التي يمكن أن تخفي إشارة في مثل هذا الإعداد. لا يزال باحثو موجات الجاذبية يراجعون ورقته البحثية حتى اليوم. منذ ذلك الحين ، أمضى فايس جزءًا كبيرًا من حياته المهنية في بناء كاشف موجات الجاذبية القائم على الليزر - ومعرفة كيفية منع الضوضاء من التعرّف على إشارة حقيقية.

بحلول الثمانينيات ، انضم فايس إلى أحد أفضل الخبراء في العالم في مجال موجات الجاذبية: كيب ثورن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا. كان الفيزيائي الاسكتلندي رونالد دريفير ، الذي كان وقتها في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، جزءًا من الفريق. بدأوا معًا في التخطيط لبناء كاشفين عملاقين.

من أجل اكتشاف الموجة ، عرفوا أن مسار ضوء الليزر في كل "ذراع" من L يجب أن يكون بطول كيلومترات. كلما زاد طول الذراع ، زادت حساسية الكاشف. (في الوقت الذي ضربت فيه موجة الجاذبية المكتشفة حديثًا الأرض ، كانت تهتز الكتل بأقل من عرض الجسيم الذري!)

طريق الوصول بجوار أحد الأنابيب المفرغة المغلفة بالخرسانة LIGO Hanford & # 8217s - ذراع ينتقل إلى أسفل شعاع الليزر. منتصف المحطة بالكاد يمكن رؤيتها على بعد كيلومترين (1.2 ميل). Kim Fetrow / Imageworks أطلق على النظام اسم LIGO لمرصد موجات الجاذبية بالليزر. اقترحت مؤسسة العلوم الوطنية تمويلها. ولكن عندما سمع العديد من العلماء عن تكلفتها المذهلة (ارتفعت أخيرًا إلى ما يقرب من 300 مليون دولار) ، اشتكوا من أن المخاطرة في مقامرة كبيرة للغاية - وهي تقنية لم يتم إثباتها بعد.

في النهاية ، أقنع أنصار LIGO الكونجرس الأمريكي بتمويل المشروع.

بدأ العمل لبناء أول كاشفات ليجو في عام 1994. أحدهما في ليفينجستون ، لوس أنجلوس ، والآخر 3060 كيلومترًا (1900 ميل) شمال غرب هناك في هانفورد ، واشنطن ، وكلاهما كان يعمل في غضون سبع سنوات. يرسل كل كاشف أشعة الليزر الخاصة به على مسار بطول 4 كيلومترات.

على مدى السنوات القليلة التالية ، اختبر العلماء النظام وصقلوه. سمح لهم ما تعلموه بتثبيت أجهزة جديدة ومحسنة بين عامي 2010 و 2015. بدأ LIGO "المتقدم" هذا في الخريف الماضي. وتقريبا بمجرد أن بدأ العمل ، بنغو! وجدت موجة الجاذبية.

في أماكن أخرى من العالم ، تنضم أجهزة كشف أخرى إلى مهمة LIGO. على سبيل المثال ، كان فريق أوروبي يشغل كاشفًا يشبه LIGO ، يُعرف باسم VIRGO ، خارج بيزا بإيطاليا. يعمل مقياس التداخل الأصغر ، GEO600 ، في ألمانيا.

ما هي الصفقة الكبيرة؟

إن اكتشاف LIGO للتموجات الناتجة عن اندماج هذين الثقبين الأسودين البعيدين يشبه أول نظرة غاليليو إلى السماء من خلال تلسكوبه في عام 1609. ببساطة ، سمح كل منهما للعالم بمشاهدة ولادة علم فلك جديد.

لاحظ الناس سوبرنوفا - انفجار نجم محتضر - في 1054. الحطام الذي ألقاه ، الذي يُرى هنا ، يُعرف الآن باسم سديم السرطان. يوجد في مركزه نجم نابض ، وهو نوع من النجوم النيوترونية. السوبرنوفا والنجوم النابضة كلاهما مصادر محتملة لموجات الجاذبية. ناسا ، ووكالة الفضاء الأوروبية ، وجي هيستر ، وأ. لول (ASU) اكتشف جاليليو المنظار كل شيء من الأقمار التي تدور حول المشتري إلى الجبال الخشنة والحفر على القمر. هذه ببساطة أذهلت عيون القرن السابع عشر. الآن ، يستعد علم فلك موجات الجاذبية لتوسيع رؤية مستكشفي القرن الحادي والعشرين. يتم إطلاق الموجات الكهرومغناطيسية - سواء كانت الضوء المرئي أو الراديو أو الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة السينية - بواسطة الذرات والإلكترونات الفردية. يكشف هذا الإشعاع عن معلومات حول جسم سماوي بعيد - مثل مدى سخونته أو قدمه ، وكيف يبدو وما هو مصنوع.

تشترك موجات الجاذبية في معلومات مفيدة بالمثل - ولكنها مختلفة كثيرًا. سيخبرون علماء الفلك كيف تتحرك الأجسام الضخمة وتدور وتصطدم في جميع أنحاء الكون. هذا مفيد بشكل خاص للأجسام الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها مباشرة ، مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء النجمية.

يقول ثورن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "لقد شرعنا الآن في عصر استكشاف الظواهر في الكون والتي تتكون من الزمكان المشوه". "أحب أن أسميها الجانب المشوه من الكون."

بعد أكثر من أربعة عقود طويلة ومضطربة ، رأى فايس ، البالغ من العمر الآن 83 عامًا ، أخيرًا حلمه التجريبي يتحقق. هل يأس يوما؟ قال "لا". مهما كانت النتيجة ، "كانت المشاكل ممتعة ، لقد استمتعت بالأشخاص الذين كنت تعمل معهم ، وكان من الممتع القيام بذلك!"

موجات الجاذبية شرح العلماء في LIGO بالتفصيل كيف وجدوا & # 8220 تدخين البندقية & # 8221 التي أثبتت وجود موجات الجاذبية. معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

أول إشارة التقطها ليجو كانت تصعيدًا سريعًا للغاية. استمرت أقل من ثانية. عند تحويلها إلى صوت ، بدأت الموجة كجهير عميق وتوجهت نحو منتصف البيانو C. بهذه الإشارة ، يبدأ علماء LIGO رحلة جديدة ، وأصبح بإمكانهم الآن الاستماع إلى الأحداث التي لا تعد ولا تحصى التي تنتظر الاكتشاف.

في يوم من الأيام ، قد يتمكن جهاز قياس الزلازل الجديد هذا الخاص بهزات الفضاء من التقاط دوي بقايا أول نانوثانية من الخلق. ستعود موجات الجاذبية هذه إلى اهتزاز الزمكان الرائع للانفجار العظيم نفسه. في الواقع ، يشير ذلك الآن إلى أن سيمفونية أينشتاين قد لا تنتهي أبدًا.

هنا ، باختصار ، هي الأرقام الكامنة وراء إعلان LIGO الجديد. مؤسسة العلوم الوطنية

مارشيا بارتوسياك أستاذة الكتابة العلمية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلفة ستة كتب عن الفيزياء الفلكية وتاريخ علم الفلك. يشملوا سيمفونية أينشتاين غير المكتملة: الاستماع إلى أصوات الزمكان. (مطبعة جوزيف هنري ، 15 ديسمبر 2000 ، 266 ص.)

كلمات القوة

البحث عن الكلمات (انقر هنا للتكبير للطباعة)

كلمات القوة

(لمزيد من المعلومات حول Power Words ، انقر فوق هنا)

مختبر أرجون الوطني مختبر فيدرالي مملوك من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ، خارج شيكاغو ، إلينوي. تم إنشاؤه رسميًا في 1 يوليو 1946. واليوم ، يجري حوالي 1400 عالم ومهندس (و 1000 طالب) أبحاثًا عبر مجموعة واسعة من المجالات ، من علم الأحياء والفيزياء لعلوم المواد وتنمية الطاقة ودراسات المناخ.

الفلك مجال العلوم الذي يتعامل مع الأجرام السماوية والفضاء والكون المادي. يتم استدعاء الأشخاص الذين يعملون في هذا المجالعلماء الفلك.

الفيزياء الفلكية مجال علم الفلك الذي يتعامل مع فهم الطبيعة الفيزيائية للنجوم والأجسام الأخرى في الفضاء. يُعرف الأشخاص الذين يعملون في هذا المجال باسم علماء الفيزياء الفلكية.

ذرة الوحدة الأساسية للعنصر الكيميائي. تتكون الذرات من نواة كثيفة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات محايدة الشحنة. تدور النواة حول سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة.

صوتي علاقة بالصوت.

ثقب أسود منطقة من الفضاء لها مجال جاذبية شديد الشدة بحيث لا يمكن لأي مادة أو إشعاع (بما في ذلك الضوء) الهروب.

سماوي (في علم الفلك) أو تتعلق بالسماء أو الفضاء الخارجي.

الاشعاع الكهرومغناطيسي الطاقة التي تنتقل كموجة ، بما في ذلك أشكال الضوء. يُصنف الإشعاع الكهرومغناطيسي عادةً حسب طوله الموجي. يتراوح طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي من موجات الراديو إلى أشعة جاما. تشمل أيضًا أفران ميكروويف وضوء مرئي.

إلكترون جسيم سالب الشحنة ، يوجد عادة يدور حول المناطق الخارجية للذرة أيضًا ، وهو حامل للكهرباء داخل المواد الصلبة.

تردد عدد المرات التي تحدث فيها ظاهرة دورية محددة خلال فترة زمنية محددة. (في الفيزياء) عدد الأطوال الموجية التي تحدث خلال فترة زمنية معينة.

المجرة مجموعة ضخمة من النجوم مرتبطة ببعضها البعض عن طريق الجاذبية. تشمل المجرات ، التي تضم كل منها عادةً ما بين 10 ملايين و 100 تريليون نجم ، أيضًا سحبًا من الغاز والغبار وبقايا النجوم المتفجرة.

موجات الجاذبية (تُعرف أيضًا باسم موجات الجاذبية) تموجات في نسيج الفضاء تنتج عندما تخضع الكتل لتسارع مفاجئ. يُعتقد أن البعض قد أطلق العنان خلال الانفجار العظيم ، عندما بدأ الكون بدايته المتفجرة.

الجاذبية تميل المدارس إلى تعليم أن الجاذبية هي القوة التي تجذب أي شيء له كتلة أو كتلة تجاه أي شيء آخر له كتلة. كلما زادت كتلة شيء ما ، زادت جاذبيته. لكن نظرية النسبية العامة لأينشتاين ورسكووس أعادت تعريفها ، حيث أظهرت أن الجاذبية ليست قوة عادية ، بل هي خاصية لهندسة الزمكان. يمكن النظر إلى الجاذبية بشكل أساسي على أنها منحنى في الزمكان ، لأنه عندما يتحرك الجسم عبر الفضاء ، فإنه يتبع مسارًا منحنيًا بسبب الكتلة الأكبر بكثير لواحد أو أكثر من الأشياء الموجودة في محيطه.

قياس التداخل (في البصريات) تقنية تستخدم لقياس أشياء مثل الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي والمسافات. يعمل عن طريق تقسيم شعاع الضوء إلى قسمين. ثم ، على مسافة ما ، تعيد توحيد شعاعي الضوء معًا. هذا يخلق ما يعرف باسم التداخل. عندما تتداخل الموجتان ، تخلقان موجة جديدة ، يعكس حجمها وشكلها أنماط الموجات الأولية.

كوكب المشتري (في علم الفلك) أكبر كوكب في النظام الشمسي و rsquos ، وله أقصر طول يوم (10 ساعات). عملاق غازي ، تدل كثافته المنخفضة على أن هذا الكوكب يتكون من عناصر ضوئية ، مثل الهيدروجين والهيليوم. يطلق هذا الكوكب أيضًا حرارة أكثر مما يتلقاه من الشمس حيث تضغط الجاذبية على كتلته (وتقلص الكوكب ببطء).

الليزر جهاز يولد شعاعًا كثيفًا من الضوء المتماسك بلون واحد. يستخدم الليزر في الحفر والقطع والمحاذاة والتوجيه وتخزين البيانات والجراحة.

ليغو (باختصار ل مرصد موجات الجاذبية بالليزر) نظام من كاشفين ، مفصولين على مسافة جغرافية كبيرة ، يستخدمان لتسجيل وجود موجات الجاذبية العابرة.

كتلة رقم يوضح مقدار مقاومة الكائن للتسريع والتباطؤ و [مدش] أساسًا مقياس لمقدار المادة التي يتكون منها هذا الكائن.

درب التبانة المجرة التي يوجد فيها نظام Earth & rsquos الشمسي.

ملي بادئة لوحدات القياس الكسرية ، تشير هنا إلى جزء من الألف في النظام المتري الدولي. على سبيل المثال ، أ ميلي ثانية يساوي واحدًا من الألف من الثانية.

القمر القمر الصناعي الطبيعي لأي كوكب.

نانو بادئة تشير إلى المليار. في النظام المتري للقياسات ، غالبًا ما تستخدم & rsquos كاختصار للإشارة إلى كائنات يبلغ طولها أو قطرها جزء من المليار من المتر.

مؤسسة العلوم الوطنية أنشأ الكونجرس الأمريكي هذه الوكالة الفيدرالية المستقلة في عام 1950 لتعزيز النهوض بعلوم الصحة الوطنية والازدهار والرفاهية والدفاع الوطني. تمول هذه الوكالة ما يقرب من ربع جميع الأبحاث الأساسية المدعومة فيدراليًا في الكليات والجامعات الأمريكية. في العديد من المجالات مثل الرياضيات وعلوم الكمبيوتر والعلوم الاجتماعية ، تعد NSF المصدر الرئيسي للتمويل الفيدرالي.

النجم النيوتروني جثة كثيفة للغاية لما كان يومًا ما نجمًا كتلته من أربعة إلى ثمانية أضعاف كتلة شمسنا. عندما مات النجم في انفجار مستعر أعظم ، انطلقت طبقاته الخارجية إلى الفضاء. ثم انهار قلبه تحت جاذبيته الشديدة ، مما تسبب في اندماج البروتونات والإلكترونات في ذراته في النيوترونات (ومن هنا جاء اسم النجم و rsquos). يعتقد علماء الفلك أن النجوم النيوترونية تتشكل عندما تتعرض النجوم الكبيرة لمستعر أعظم ، لكنها كبيرة بما يكفي لتشكيل ثقب أسود. ملعقة صغيرة واحدة من نجم نيوتروني على الأرض تزن مليار طن.

بصري ما يتعلق بالرؤية أو البصر ، بمجالات البصريات ، أو بالضوء المرئي.

الفيزياء الدراسة العلمية لطبيعة وخصائص المادة والطاقة. الفيزياء الكلاسيكية هي تفسير لطبيعة وخصائص المادة والطاقة التي تعتمد على أوصاف مثل قوانين نيوتن ورسكووس للحركة. فيزياء الكم ، وهي مجال دراسي ظهر لاحقًا ، هي طريقة أكثر دقة لشرح حركات المادة وسلوكها. يُعرف العالم الذي يعمل في هذا المجال باسم أ فيزيائي.

إشعاع (في الفيزياء) إحدى الطرق الثلاث الرئيسية التي تنتقل بها الطاقة. (الاثنان الآخران هما التوصيل والحمل الحراري). في الإشعاع ، تحمل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة من مكان إلى آخر. على عكس التوصيل والحمل الحراري ، اللذان يحتاجان إلى مادة للمساعدة في نقل الطاقة ، يمكن للإشعاع نقل الطاقة عبر الفضاء الفارغ.

النسبية نظرية طورها الفيزيائي ألبرت أينشتاين تبين أنه لا المكان ولا الزمان ثابتان ، ولكن بدلاً من ذلك يتأثران بسرعة واحدة وكتلة الأشياء في محيطك.

صدى أن يصدر صدى ، مثل رنين الجرس ، ينتج نغمة أو ترددًا واضحًا للطاقة المشعة.

مقياس الزلازل (المعروف أيضًا باسم a جهاز قياس الزلازل) أداة تكتشف وتقيس الهزات (المعروفة باسم الموجات الزلزالية) أثناء مرورها عبر الأرض.

المستشعر جهاز يلتقط معلومات عن الظروف الفيزيائية أو الكيميائية و [مدش] مثل درجة الحرارة والضغط الجوي والملوحة والرطوبة ودرجة الحموضة وشدة الضوء أو الإشعاع و [مدش] ويخزن أو يبث تلك المعلومات. غالبًا ما يعتمد العلماء والمهندسون على أجهزة الاستشعار لإبلاغهم بالظروف التي قد تتغير بمرور الوقت أو التي توجد بعيدًا عن المكان الذي يمكن للباحث قياسها فيه بشكل مباشر.

الاتحاد السوفيتي، المعروف أيضًا باسم اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (أو اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) اتحاد الجمهوريات الذي نما بمرور الوقت. كانت موجودة في أشكال مختلفة من عام 1922 إلى عام 1991 ، وامتدت في بعض الأحيان من بحر البلطيق والبحر الأسود إلى المحيط الهادئ. كانت مساحتها ذات مرة ضعف مساحة الولايات المتحدة. في أوجها ، كان الاتحاد السوفياتي يضم 15 دولة عضوًا عبر 11 منطقة زمنية: أرمينيا وأذربيجان وبيلاروسيا (بيلاروسيا الآن) وإستونيا وجورجيا وكازاخستان وقيرغيزيا (قيرغيزستان حاليًا) ولاتفيا وليتوانيا ومولدافيا (مولدوفا حاليًا) وروسيا وطاجيكستان وتركمانستان وأوكرانيا وأوزبكستان. لا تزال عاصمتها موسكو عاصمة روسيا. يأتي المصطلح السوفياتي من كلمة روسية تعني المجلس أو التجمع أو الانسجام.

وقت فراغ المصطلح الذي جعلته نظرية النسبية لأينشتاين ورسكووس أساسيًا ، يصف تعيينًا لبعض النقاط من حيث إحداثياتها ثلاثية الأبعاد في الفضاء ، جنبًا إلى جنب مع إحداثي رابع يتوافق مع الوقت.

نجمة لبنة البناء الأساسية التي تتكون منها المجرات. تتطور النجوم عندما تضغط الجاذبية على سحب الغاز. عندما تصبح كثيفة بدرجة كافية للحفاظ على تفاعلات الاندماج النووي ، ستصدر النجوم الضوء وأحيانًا أشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي. الشمس هي أقرب نجم لنا.

ممتاز صفة تعني أو تتعلق بالنجوم.

سوبرنوفا (جمع: المستعرات الأعظمية أو المستعرات الأعظمية) نجم ضخم يزداد سطوعه فجأة بشكل كبير بسبب انفجار كارثي يقذف معظم كتلته.

نظرية (في العلم) وصف لبعض جوانب العالم الطبيعي بناءً على ملاحظات واختبارات وسبب مكثف. يمكن أن تكون النظرية أيضًا طريقة لتنظيم مجموعة واسعة من المعرفة التي تنطبق في مجموعة واسعة من الظروف لشرح ما سيحدث. على عكس التعريف الشائع للنظرية ، فإن النظرية في العلم ليست مجرد حدس. يشار إلى الأفكار أو الاستنتاجات التي تستند إلى نظرية و [مدش] وليس بعد على بيانات ثابتة أو ملاحظات و [مدش] على أنها نظرية. يُعرف العلماء الذين يستخدمون الرياضيات و / أو البيانات الموجودة لتوقع ما يمكن أن يحدث في المواقف الجديدة باسم المنظرين.

كون الكون كله: كل الأشياء الموجودة عبر المكان والزمان. لقد كان يتوسع منذ تشكيله خلال حدث يعرف باسم الانفجار العظيم ، منذ حوالي 13.8 مليار سنة (أكثر أو يستغرق بضع مئات من ملايين السنين).

لوح اضطراب أو اختلاف ينتقل عبر الفضاء والمادة بطريقة منتظمة ومتذبذبة.

الطول الموجي المسافة بين قمة وأخرى في سلسلة موجات ، أو المسافة بين قاع وآخر. الضوء المرئي و [مدش] الذي ، مثل كل الإشعاع الكهرومغناطيسي ، يسافر في موجات و [مدش] يشمل أطوال موجية تتراوح بين حوالي 380 نانومتر (بنفسجي) وحوالي 740 نانومتر (أحمر). يشمل الإشعاع ذو الأطوال الموجية الأقصر من الضوء المرئي أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية.يشمل الإشعاع ذو الطول الموجي الأطول ضوء الأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة وموجات الراديو.

اقتباسات

بي أبوت وآخرون. رصد موجات الجاذبية من اندماج ثنائي للثقب الأسود. رسائل المراجعة البدنية. تم النشر على الإنترنت في 11 فبراير 2016. doi: 10.1103 / PhysRevLett.116.061102.

S. Ornes. "" المسطرة "لقياس المساحة." أخبار العلوم للطلاب. 16 أبريل 2012.

S. Ornes. "رسم خرائط غير المرئي." أخبار العلوم للطلاب. 1 فبراير 2012.

S. Ornes. "ألغاز الثقب الأسود." أخبار العلوم للطلاب. 29 مايو 2013.

الأطفال: تعرف على المزيد حول موجات الجاذبية هنا من مكان الفضاء التابع لناسا.

ليجو: الأسئلة المتداولة حول موجات الجاذبية هنا.

كريس وودفورد. "مقاييس التداخل". شرح هذه الأشياء. تم التحديث اعتبارًا من 22 تشرين الثاني (نوفمبر) 2015.

موارد الفصل الدراسي لهذه المقالة مزيد من المعلومات

تتوفر موارد المعلم المجانية لهذه المقالة. سجل للوصول:


كيف يمكن لموجات الجاذبية أن تحل بعضًا من أعمق ألغاز الكون

في منتصف الثمانينيات ، توصل برنارد شوتز إلى حل جديد لواحدة من أقدم مشاكل علم الفلك: كيفية قياس المسافة من الأرض إلى الأشياء الأخرى في الكون. على مدى أجيال ، اعتمد الباحثون على سطوع الجسم كمقياس تقريبي لبعده. لكن هذا النهج يحمل تعقيدات لا نهاية لها. يمكن للنجوم الخافتة القريبة ، على سبيل المثال ، أن تتنكر في شكل نجوم ساطعة بعيدة.

أدرك شوتز ، الفيزيائي بجامعة كارديف بالمملكة المتحدة ، أن موجات الجاذبية يمكن أن توفر الإجابة. إذا تمكنت الكواشف من قياس هذه التموجات في الزمكان ، المنبثقة من تفاعل أزواج من الأجسام البعيدة ، فسيكون لدى العلماء جميع المعلومات اللازمة لحساب مدى قوة الإشارة في البداية - وإلى أي مدى يجب أن تنتقل الموجات للوصول إلى الأرض. وبالتالي ، توقع أن تكون موجات الجاذبية علامات لا لبس فيها على مدى سرعة توسع الكون.

كانت فكرته أنيقة ولكنها غير عملية: لم يستطع أحد في ذلك الوقت اكتشاف موجات الجاذبية. لكن في أغسطس الماضي ، حصل شوتز أخيرًا على فرصة لاختبار هذا المفهوم عندما مرت أصداء اندماج عمره 130 مليون عام بين نجمين نيوترونيين عبر كاشفات موجات الجاذبية على الأرض. ولحسن الحظ ، وقع الحدث في مجرة ​​قريبة نسبيًا ، مما أدى إلى إنتاج مقياس أولي أنظف بكثير مما كان يحلم به شوتز. باستخدام نقطة البيانات هذه ، تمكن شوتز من إظهار أن تقنيته يمكن أن تصبح واحدة من أكثر التقنيات موثوقية لقياس المسافة. يقول شوتز: "كان من الصعب تصديق ذلك". "ولكن كان هناك."

كيف يمكن أن تساعد موجات الجاذبية علم الكونيات الأساسي

المزيد من عمليات الاندماج من هذا القبيل يمكن أن تساعد الباحثين على حل نقاش مستمر حول مدى سرعة توسع الكون حاليًا. لكن علم الكونيات هو مجرد تخصص واحد يمكن أن يحقق مكاسب كبيرة من خلال اكتشاف موجات الجاذبية في السنوات القادمة. مع وجود عدد قليل من الاكتشافات الموجودة بالفعل تحت أحزمتهم ، يمتلك علماء الموجات الثقالية قائمة طويلة بما يتوقعون أن تجلبه المزيد من البيانات ، بما في ذلك نظرة ثاقبة لأصول الثقوب السوداء في الكون ، والظروف القاسية داخل النجوم النيوترونية ، وتاريخًا لكيفية بناء الكون. نفسها في المجرات والاختبارات الأكثر صرامة حتى الآن لنظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. قد توفر موجات الجاذبية نافذة على ما حدث في اللحظات القليلة الأولى بعد الانفجار العظيم.

سيبدأ الباحثون قريبًا في وضع هذه القائمة ، بمساعدة مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) ومقره الولايات المتحدة ، ومرصد العذراء بالقرب من بيزا ، إيطاليا ، وكاشف مماثل في اليابان يمكن أن يبدأ في إجراء الملاحظات العام المقبل. سيحصلون على دفعة إضافية من مقاييس التداخل الفضائية ، ومن المقاييس الأرضية التي لا تزال على لوحة الرسم - وكذلك من الطرق الأخرى التي يمكن أن تبدأ قريبًا في إنتاج اكتشافاتهم الأولى لموجات الجاذبية (انظر: طيف الموجات الثقالية ').

مثل العديد من العلماء ، يأمل شوتز أن تكون أفضل الاكتشافات هي الاكتشافات التي لم يحلم بها أي مُنظِّر. "في أي وقت تبدأ فيه في مراقبة شيء جديد جذريًا ، هناك دائمًا إمكانية لرؤية أشياء لم تكن تتوقعها."

بالنسبة لمجال بحثي لم يبلغ من العمر ثلاث سنوات بعد ، قدم علم فلك الموجات الثقالية اكتشافات بمعدل مذهل ، فاق حتى التوقعات الأكثر وردية. بالإضافة إلى اكتشاف اندماج النجوم النيوترونية في أغسطس ، سجل ليجو خمسة أزواج من الثقوب السوداء تلتحم في ثقوب أكبر منذ عام 2015 (انظر: "صنع الموجات"). الاكتشافات هي الدليل الأكثر مباشرة حتى الآن على أن الثقوب السوداء موجودة بالفعل ولها الخصائص التي تنبأت بها النسبية العامة. لقد كشفوا أيضًا ، لأول مرة ، عن أزواج من الثقوب السوداء تدور حول بعضها البعض.

يأمل الباحثون الآن في معرفة كيفية حدوث مثل هذه الاقترانات. يجب أن تتشكل الثقوب السوداء الفردية في كل زوج عندما ينفد الوقود من النجوم الضخمة في نواتها وتنهار ، مما يؤدي إلى انفجار سوبر نوفا تاركًا وراءه ثقبًا أسود بكتلة تتراوح من بضع إلى بضع عشرات من الشمس.

المصدر: LIGO / VIRGO Design by Nik Spencer /طبيعة

هناك سيناريوهان رئيسيان لكيفية حدوث مثل هذه الثقوب السوداء حول بعضها البعض: قد تبدأ كنجوم ضخمة في مدار بعضها البعض ، وتبقى معًا حتى بعد أن يذهب كل منها إلى مستعر أعظم. أو ، قد تتشكل الثقوب السوداء بشكل مستقل ، ولكن يتم دفعها معًا لاحقًا من خلال تفاعلات الجاذبية المتكررة مع الأجسام الأخرى - وهو أمر يمكن أن يحدث في مراكز مجموعات النجوم الكثيفة.

في كلتا الحالتين ، تتشتت طاقة الأجسام تدريجيًا على شكل موجات الجاذبية ، وهي عملية تسحب الزوج في دوامة أضيق وأسرع ، وتندمج في النهاية في ثقب أسود واحد أكثر ضخامة. يقول إيليا ماندل ، عالِم الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة برمنجهام بالمملكة المتحدة ، إنه لكي يرى LIGO و Virgo مثل هذه الأزواج تندمج ، يجب أن تبدأ الثقوب السوداء النموذجية في مدارها المتبادل مفصولًا بمسافة تقل عن ربع المسافة بين الأرض و الشمس. يقول ماندل: "إذا بدأت الثقبين الأسودين بعيدًا عن بعضهما البعض ، فسوف يستغرق الأمر وقتًا أطول من عمر الكون" حتى يندمجوا.

عمليات اندماج الثقوب السوداء الخمسة المكتشفة حتى الآن ليست كافية لتحديد سيناريو التكوين السائد. ولكن في تحليل أغسطس للاكتشافات الثلاثة الأولى ، اقترحت مجموعة تضم ماندل وويل فار ، عالم الفيزياء الفلكية النظرية وعضو LIGO في جامعة برمنغهام ، أن عشر ملاحظات أخرى فقط يمكن أن تقدم أدلة جوهرية لصالح سيناريو واحد أو آخر. . قد يتضمن ذلك التدقيق في موجات الجاذبية بحثًا عن أدلة حول كيفية دوران الثقوب السوداء: يجب أن يكون لتلك التي تقترن بعد تكوينها بشكل مستقل دوران موجه عشوائيًا ، في حين يجب أن يكون لتلك التي لها أصل مشترك محاور دوران موازية لبعضها البعض وعمودية تقريبًا على المستوى التي يدورون فيها.

يمكن أن توفر الملاحظات الإضافية نظرة ثاقبة على بعض الأسئلة الأساسية حول تكوين الثقوب السوداء وتطور النجوم. يقول فيكي كالوجيرا ، عالِمة الفيزياء الفلكية في جامعة نورث وسترن في إيفانستون ، إلينوي ، إن جمع العديد من قياسات الكتل يجب أن يكشف عن فجوات - نطاقات لا يوجد بها ثقوب سوداء قليلة أو معدومة. على وجه الخصوص ، "يجب أن يكون هناك ندرة في الثقوب السوداء عند الطرف المنخفض الكتلة" ، كما تقول ، لأن المستعرات الأعظمية الصغيرة نسبيًا تميل إلى ترك النجوم النيوترونية ، وليس الثقوب السوداء ، كبقايا. وفي النهاية العليا - حوالي 50 ضعف كتلة الشمس - يتوقع الباحثون رؤية نقطة فاصلة أخرى. في النجوم الكبيرة جدًا ، يُعتقد أن الضغوط في اللب تؤدي في النهاية إلى إنتاج مادة مضادة ، مما يتسبب في انفجار عنيف للغاية بحيث يتفكك النجم ببساطة دون ترك أي بقايا على الإطلاق. هذه الأحداث ، التي تسمى المستعرات الأعظمية الزوجية ، تم وضعها في النظرية ، ولكن حتى الآن لم يكن هناك دليل رصد يذكر لدعمها.

كيفية البحث عن ثقب أسود باستخدام تلسكوب بحجم الأرض

في النهاية ، ستحدد اكتشافات الثقب الأسود خريطة للكون بالطريقة التي تعمل بها مسوحات المجرات حاليًا ، كما يقول راينر فايس ، الفيزيائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج والذي كان المصمم الرئيسي لـ LIGO. بمجرد أن تتراكم الأرقام ، "يمكننا في الواقع أن نبدأ في رؤية الكون كله في الثقوب السوداء" ، كما يقول. "كل قطعة من الفيزياء الفلكية ستخرج شيئًا من ذلك."

لتكثيف هذه الملاحظات ، لدى LIGO و Virgo خطط لتحسين حساسيتهما ، والتي لن تكشف فقط عن المزيد من الأحداث ، ولكن أيضًا المزيد من التفاصيل حول كل عملية اندماج. من بين أمور أخرى ، يتوق الفيزيائيون إلى رؤية موجات "الحلقة" التفصيلية التي ينبعث منها الثقب الأسود بعد الاندماج عندما يستقر في شكل كروي - وهي ملاحظة يمكن أن تكشف عن شقوق في النظرية العامة للنسبية.

سيكون وجود المزيد من المراصد المنتشرة حول العالم أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. قد يبدأ كاشف KAGRA ، وهو كاشف قيد الإنشاء في أعماق الأرض في اليابان ، في جمع البيانات بحلول أواخر عام 2019. وسيكمل موقعه - وعلى وجه الخصوص ، اتجاهه فيما يتعلق بالموجات القادمة - LIGO و Virgo's ، وسيمكن الباحثين من تحديد استقطاب موجات الجاذبية ، والتي تشفر معلومات حول اتجاه المستوى المداري ودوران الأجسام اللولبية. والهند تخطط لبناء مرصد آخر في العقد القادم ، مصنوع جزئيًا بمكونات احتياطية من ليجو.

يمكن أن تأتي مجموعة أكبر من الاكتشافات من مراقبة اندماج النجوم النيوترونية. حتى الآن ، أعلن الباحثون عن اكتشاف واحد فقط يسمى GW170817. هذه الإشارة ، التي شوهدت في أغسطس الماضي ، كانت بالتأكيد أكثر حدث تمت دراسته بشكل مكثف في تاريخ علم الفلك. وقد حلت عددًا من الألغاز القديمة بضربة واحدة ، بما في ذلك أصل الذهب والعناصر الثقيلة الأخرى في الكون 2 ، بالإضافة إلى سبب بعض انفجارات أشعة جاما 3.

قد تسمح الملاحظات الإضافية للعلماء باستكشاف الأجزاء الداخلية لهذه الكائنات. يُعتقد أن النجوم النيوترونية كثيفة بقدر ما يمكن أن تكون عليه المادة دون أن تنهار في ثقب أسود ، ولكن بالضبط ما هي كثافة تخمين أي شخص. لا توجد تجربة معملية يمكنها دراسة تلك الظروف ، وهناك العشرات من المقترحات لما يحدث هناك. تتنبأ بعض النظريات بأن الكواركات - المكونات دون الذرية التي تتكون منها البروتونات والنيوترونات - يجب أن تتحرر من بعضها البعض وتتجول ، ربما في حالات الميوعة الفائقة فائقة التوصيل. يفترض آخرون أن الكواركات الأثقل و "الغريبة" تتشكل وتصبح جزءًا من أبناء عمومة غريبة من النيوترون.

قد يسمح تحديد نصف قطر النجوم النيوترونية للفيزيائيين بتقييم النظريات ، لأنهم يتوقعون "معادلات حالة" مختلفة - صيغ تربط بين الضغط ودرجة الحرارة وكثافة المادة. تحدد مثل هذه المعادلات إلى أي مدى يمكن أن تنضغط المادة ، وبالتالي إلى أي مدى سيكون عرض أو ضيق نجم نيوتروني لكتلة معينة ، ومدى الكتلة التي يمكن أن تحصل عليها مثل هذه النجوم.

النجوم النيوترونية تفتح قلوبهم الثقيلة

في نهاية المطاف ، أصبحت الإشارة التي يبلغ طولها 100 ثانية في أغسطس عالية جدًا بحيث يتعذر على LIGO و Virgo اكتشافها ، مما منع المراصد من رؤية اللحظات الأخيرة للنجمين النيوترونيين ، عندما كان من المفترض أن يشوه كل منهما الآخر بطرق من شأنها أن تكشف عنهما. الحجم والصلابة ، أو مقاومة الضغط. ومع ذلك ، يقول BS Sathyaprakash ، عالِم الفيزياء النظرية في LIGO بجامعة ولاية بنسلفانيا في يونيفيرسيتي بارك ، "يمكننا استبعاد معادلات الحالة التي تسمح بأحجام النجوم النيوترونية التي يزيد نصف قطرها عن 15 كيلومترًا" - وهو رقم بما يتوافق مع القياسات الأخرى ويفضل المادة "الأكثر ليونة".

ستعطي عمليات الاكتشاف والكاشفات المستقبلية مزيدًا من التفاصيل. يقول ساتيابراكاش إن تلسكوب أينشتاين ، وهو مرصد من الجيل التالي محتمل حلم به فريق في أوروبا ، يمكن أن يأخذ الفيزيائيين إلى ما هو أبعد من الحد الأقصى. يقول: "نريد أن نكون قادرين على تحديد نصف القطر بمستوى 100 متر" - وهي دقة مذهلة ، بالنظر إلى أن هذه الأجسام تبعد ملايين السنين الضوئية.

الإشارات المشابهة لـ GW170817 ، والتي لوحظت من خلال كل من موجات الجاذبية والضوء ، يمكن أن يكون لها آثار مثيرة على علم الكونيات. حسب شوتز في عام 1985 أن التردد ، أو درجة الموجات من الأجسام المتصاعدة ، جنبًا إلى جنب مع المعدل الذي تزداد به هذه الدرجة ، يكشفان عن معلومات حول الكتلة الجماعية للأجسام 4. هذا يحدد مدى القوة التي يجب أن تكون عليها موجاتهم في المصدر. من خلال قياس قوة الموجات التي تصل إلى الأرض - سعة الإشارة التي تم التقاطها بالفعل بواسطة مقاييس التداخل - يمكن للمرء بعد ذلك تقدير المسافة التي قطعتها الأمواج من المصدر. عند تساوي جميع الأشياء الأخرى ، فإن المصدر الذي يبلغ ضعف المسافة ، على سبيل المثال ، سينتج إشارة نصف قوية. أُطلق على هذا النوع من الإشارات صافرة الإنذار القياسية ، في إشارة إلى طريقة شائعة لقياس المسافات في علم الكونيات: النجوم التي تسمى الشموع القياسية لها سطوع معروف ، مما يسمح للباحثين بمعرفة المسافة التي تفصلهم عن الأرض.

من خلال اقتران قياس المسافة لـ GW170817 بتقدير لمدى سرعة انحسار المجرات في تلك المنطقة عن الأرض ، قدم شوتز ومعاونوه تقديرًا جديدًا ومستقلًا تمامًا لثابت هابل - معدل توسع الكون الحالي (انظر 'المعالم الكونية '). النتيجة 5 ، وهي جزء من مجموعة أوراق نشرها LIGO و Virgo وحوالي 70 فريقًا آخر في علم الفلك في 16 أكتوبر ، "تبشر بعصر جديد لكل من علم الكونيات والفيزياء الفلكية" ، كما يقول ويندي فريدمان ، عالم الفلك في جامعة شيكاغو في إلينوي الذي أجرى قياسات عالية الدقة لثابت هابل ، باستخدام تقنيات مُكرمة زمنيًا ، ولكن أقل مباشرة.

الائتمان: نيك سبنسر /طبيعة

كمقياس مباشر ومستقل لهذا الثابت ، يمكن أن تساعد صفارات الإنذار القياسية في حل الخلاف بين علماء الكونيات. أحدث التقنيات ، التي تم تنقيحها على مدار قرن تقريبًا من العمل الذي بدأ مع إدوين هابل نفسه ، تقدم الآن تقديرات تختلف بنسبة قليلة في المائة. هذا القياس الأول لصفارات الإنذار لا يحل التوتر: معدل التمدد الذي يتوقعه يقع في مكان ما في منتصف النطاق ولأنه يعتمد على حدث اندماج واحد فقط ، فإنه يحتوي على شريط خطأ كبير. لكن في المستقبل ، يتوقع الباحثون أن صفارات الإنذار القياسية ستثبت ثابت هابل بخطأ أقل من 1٪. حتى الآن ، قامت الشموع القياسية بذلك بدرجات دقة تتراوح من 2 إلى 3٪.

يمكن أن تصبح صفارات الإنذار القياسية أدوات أكثر قوة مع مقاييس التداخل الفضائية مثل هوائي الفضاء لمقياس التداخل الليزري (LISA) ، وهو ثلاثي من المجسات تخطط وكالة الفضاء الأوروبية ، التي تقود المهمة ، لإطلاقها في 2030. تم تصميم LISA ليكون حساسًا للموجات منخفضة التردد التي لا تستطيع المراصد الأرضية اكتشافها. هذا من شأنه أن يمنحها إمكانية الوصول إلى أنظمة أكثر ضخامة ، والتي تشع موجات ثقالية أقوى. من حيث المبدأ ، يمكن لـ LISA التقاط صفارات الإنذار من جميع أنحاء الكون ، وبمساعدة التلسكوبات التقليدية ، لا تقيس فقط المعدل الحالي للتوسع الكوني ، ولكن أيضًا كيف تطور هذا المعدل عبر الدهر. وبالتالي ، يمكن لـ LISA المساعدة في معالجة أكبر لغز في علم الكونيات: طبيعة الطاقة المظلمة ، المكون الكوني الذي لم يتم تحديده بعد والذي يدفع توسع الكون إلى التسارع.

في حين أن مقاييس التداخل الأرضية تكتشف أحداثًا قصيرة ومتباعدة ، من المتوقع أن تسمع LISA نشازًا للإشارات بمجرد تشغيلها ، بما في ذلك جوقة ثابتة من الأقزام البيضاء الثنائية الضيقة - البقايا المنتشرة في كل مكان لنجوم بحجم الشمس - في مجرتنا. "يبدو الأمر كما لو كنا نعيش في غابة صاخبة ، وكان علينا تحديد أصوات الطيور الفردية" ، كما تقول عالمة الفيزياء الفلكية مونيكا كولبي من جامعة ميلانو بيكوكا في إيطاليا ، والتي تعد جزءًا من لجنة تضع الأهداف العلمية للبعثة.

في بعض الأحيان ، يجب أن ترى LISA اندماجات الثقوب السوداء مثل تلك التي يقوم بها LIGO ، ولكن على نطاق أكبر بكثير. يُعتقد أن معظم المجرات تحتوي على ثقب أسود مركزي هائل يزن ملايين أو حتى بلايين الكتل الشمسية. على نطاق مليارات السنين ، قد تندمج المجرات عدة مرات في نهاية المطاف ، وقد تندمج ثقوبها السوداء المركزية أيضًا. هذه الأحداث ليست متكررة بالنسبة للمجرات الفردية ، ولكن نظرًا لوجود تريليونات من المجرات في الكون المرئي ، يجب أن يحدث اندماج يمكن اكتشافه في مكان ما على الأقل عدة مرات في السنة. يسعى العلماء أيضًا إلى طريقة منفصلة للكشف عن موجات الجاذبية من أزواج من هذه العملاقة في مراحل مبكرة من مداراتهم. باستخدام التلسكوبات الراديوية ، يراقبون النجوم النابضة داخل مجرة ​​درب التبانة ويبحثون عن اختلافات صغيرة في إشاراتها ، ناتجة عن مرور موجات الجاذبية عبر المجرة. اليوم ، هناك ثلاث "مصفوفات توقيت النجم النابض" ، في أستراليا وأوروبا وأمريكا الشمالية ، ورابع يتشكل في الصين.

بفضل الحساسية المخططة لـ LISA ، والإشارات القوية الناتجة عن تصاعد الثقوب السوداء الهائلة ، يجب أن يكون المرصد قادرًا على التقاط موجات الجاذبية من أزواج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة قبل أشهر من اندماجها ، ورؤية الاندماج بتفاصيل كافية لاختبار النسبية العامة باستخدام دقة عالية. بعد سنوات من التشغيل ، يمكن لـ LISA تجميع أحداث بعيدة كافية للباحثين لإعادة بناء التكوين الهرمي للمجرات - كيف تتحد المجرات الصغيرة لتشكل مجرات أكبر وأكبر - في تاريخ الكون.

على الأرض أيضًا ، يبدأ الفيزيائيون بعض "المشاريع الكبرى الجديدة" ، كما يقول فايس. يتصور فريق أمريكي مستكشفًا كونيًا بأذرع كشف يبلغ طولها 40 كيلومترًا - 10 أضعاف طول أذرع ليجو - والتي ستكون حساسة للإشارات من الأحداث البعيدة جدًا ، وربما عبر الكون المرئي بأكمله.

يستدعي مفهوم تلسكوب أينشتاين في أوروبا كاشفًا بأذرع طولها 10 كيلومترات مرتبة في مثلث متساوي الأضلاع وموضوعة في أنفاق على بعد 100 متر أو نحو ذلك تحت الأرض. يمكن أن تساعد الظروف الهادئة هناك على توسيع مدى وصول المرصد ، إلى ترددات تعادل عُشر تلك التي يمكن اكتشافها بواسطة الآلات الحالية. قد يسمح ذلك للعلماء بالعثور على ثقوب سوداء تتجاوز النطاق الذي يُعتقد أنه محظور بسبب المستعرات الأعظمية غير المستقرة عند كتل عالية بما يكفي ، يجب أن يكون للنجوم آلية انهيار مختلفة وأن تكون قادرة على تكوين ثقوب سوداء من 100 كتلة شمسية أو أكثر.

إذا كان العلماء محظوظين ، فقد تسمح لهم موجات الجاذبية بالوصول إلى فيزياء الانفجار العظيم نفسه ، في فترات لا يمكن ملاحظتها بأي وسيلة أخرى. في اللحظات الأولى من الكون ، كان لا يمكن التمييز بين قوتين أساسيتين - القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة. عندما تنفصل هذه القوى ، ربما تكون قد أنتجت موجات جاذبية يمكن أن تظهر اليوم على أنها "هسه عشوائي" يمكن اكتشافه بواسطة LISA ، كما يقول شوتز. تختلف هذه الإشارة الافتراضية عن الإشارة ذات الطول الموجي الأطول بكثير حتى من قبل ، والتي قد تظهر في أقدم إشعاع مرئي في الكون: الخلفية الكونية الميكروية. في عام 2014 ، أفاد فريق 6 أنه لاحظ هذا التأثير باستخدام تلسكوب BICEP2 في القطب الجنوبي ، لكن الباحثين اعترفوا لاحقًا بوجود مشاكل في هذا التفسير 7.

مع إعادة فتح كل من LIGO و Virgo في أواخر هذا العام ، فإن الاكتشاف الكبير التالي في قائمة أمنيات Weiss هو إشارة من انهيار نجم - وهو أمر قد يلاحظه علماء الفلك أيضًا كنوع من المستعرات الأعظمية. لكن لديه آمال كبيرة فيما قد يكون في الأفق. يقول فايس: "إذا لم نرى شيئًا لم نفكر فيه". "سأصاب بخيبة أمل".


هل يمكن للجاذبية أن تشكل موجات؟

نعم ، يمكن للجاذبية أن تشكل موجات. موجات الجاذبية هي تموجات في الزمكان تنتقل عبر الكون. إذا كنت تعتقد أن الجاذبية قوة تعمل عن بعد ، فمن الصعب أن تتخيل كيف يمكن أن تتشكل موجات الجاذبية. ومع ذلك ، إذا استخدمت الوصف الأكثر دقة للجاذبية الذي طوره أينشتاين في نظريته العامة للنسبية ، فإن هذه المفاهيم تصبح أكثر منطقية.

تصف النسبية العامة الجاذبية بأنها انحناء أو انحناء في المكان والزمان. جميع الكائنات تشوه الزمكان. عندما تنتقل كائنات أخرى عبر هذا الزمكان الملتوي ، ينتهي بها الأمر بالسير على طول مسارات منحنية. تبدو هذه المسارات المنحنية وكأنها ناتجة عن قوة تمارس على الأشياء ، في حين أنها في الواقع ناتجة عن تشوه الزمكان نفسه. على سبيل المثال ، عندما ترمي كرة بيسبول لصديقك ، فإنها تتبع مسارًا مكافئًا سلسًا تحت تأثير الجاذبية. ستقول قوانين إسحاق نيوتن أن كتلة الأرض تخلق قوة جاذبية تعمل على كرة البيسبول ، تسحب البيسبول تدريجيًا من حركة الخط المستقيم. ومع ذلك ، فإن الوصف الأكثر دقة يذهب على النحو التالي: الأرض تشوه الزمان والمكان. في الواقع ، تتحرك لعبة البيسبول في خط مستقيم بالنسبة إلى الزمكان ، ولكن نظرًا لأن الزمكان نفسه منحني ، فإن هذا الخط المستقيم يصبح منحنى عندما يراه مراقب خارجي. بهذه الطريقة ، لا توجد أي قوة مباشرة تؤثر على لعبة البيسبول. يبدو فقط بهذه الطريقة بسبب انفتال الزمكان. إذا كان كل هذا يبدو غريبًا جدًا بحيث لا يمكن تصديقه ، فيجب أن تعلم أن النسبية العامة لأينشتاين كانت علمًا سائدًا لأكثر من مائة عام وقد تم التحقق منها من خلال تجارب لا حصر لها.

من حيث المبدأ ، كل الأشياء تشوه الزمكان. ومع ذلك ، فإن الأجسام ذات الكتلة المنخفضة مثل المنازل والأشجار تشوه الزمكان إلى درجة صغيرة بحيث يصعب ملاحظة آثارها. يتطلب الأمر أجسامًا عالية الكتلة مثل الكواكب أو الأقمار أو النجوم حتى تكون آثار الجاذبية ملحوظة. كلما زادت كتلة الجسم ، زاد التواء الزمكان ، وزاد تأثير الجاذبية على الأجسام الأخرى. على سبيل المثال ، يحتوي الثقب الأسود على كمية كبيرة من الكتلة في مثل هذا الحجم الصغير الذي لا يستطيع حتى الضوء الهروب منه. داخل أفق الحدث للثقب الأسود ، يكون الزمكان مشوهًا بشدة لدرجة أن جميع المسارات الممكنة للضوء يمكن أن تقود في النهاية إلى عمق أكبر في الثقب الأسود.

نظرًا لأن انفتال الزمكان ناتج عن الكتلة ، فإن صفحة الاعوجاج تنتقل مع الكتلة. على سبيل المثال ، تقوم الأرض بتشويه الزمكان المحيط إلى شكل مقروص إلى الداخل (تقريبًا). بينما تدور الأرض حول الشمس في مدارها الذي يستمر لمدة عام ، ينتقل هذا النمط من انحناء الزمكان مع الأرض. إن الراصد الذي يكون ثابتًا بالنسبة للشمس ويكون عند نقطة قريبة من مسار الأرض سيرى الأرض تقترب ثم تبتعد ، أقرب ثم بعيدًا ، في دورات مدتها عام واحد. لذلك ، سيرى هذا المراقب نمط الزمكان المقروص للأرض يقترب ثم يبتعد ، أقرب ثم بعيدًا ، في دورات مدتها عام واحد. نظرًا لأن الراصد نفسه يجلس في الزمكان ويختبره ، فإن المراقب يرى بالتالي أن الزمكان المحلي الخاص به مضغوط ، ثم لا يتم قرصه أو قرصه ثم عدم ضغطه ، في دورات مدتها عام واحد. وبالتالي ، فإن المراقب يعاني من تذبذب في انحناء الزمكان الذي ينتقل إلى الخارج من الأرض ، أي موجة الجاذبية. هذا يحدث بالفعل في العالم الحقيقي. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن موجات الجاذبية ضعيفة للغاية بحيث لا يكون لها تأثير كبير على الحياة اليومية. إن صفحة انفتال الزمكان المتذبذب لموجة جاذبية عابرة أضعف بكثير من أن يلاحظها الإنسان أو يشعر بها. المعدات الحديثة والحساسة للغاية والمكلفة فقط هي القادرة على اكتشاف موجات الجاذبية. في الواقع ، استغرق الأمر مائة عام بعد أن تنبأ أينشتاين بوجود موجات الجاذبية حتى تتحسن التكنولوجيا بما يكفي لتكون قادرة على اكتشافها.

إن فكرة الزمكان المضيق بشكل دوري هذه مبسطة أكثر من اللازم. إذا قمت بتطبيق الرياضيات الكاملة للنسبية العامة ، فستجد أن الراصد الذي يعاني من موجة جاذبية عابرة لا يعاني من نمط دوران للزمكان والقرص. بدلاً من ذلك ، يختبر المراقب نمط ركوب الدراجات للتمدد في الاتجاهات الجانبية مع القرص في الاتجاهات الجانبية الأخرى ، ثم الضغط في الاتجاهات الجانبية الأولى مع التمدد في الاتجاهات الجانبية الأخرى. على سبيل المثال ، افترض أن موجة جاذبية من نجم بعيد انتقلت مباشرة إلى أسفل نحو سطح الأرض حيث تجلس. إذا كانت الموجة الثقالية أقوى ألف تريليون مرة مما يمكن أن تحصل عليه بالفعل في العالم الحقيقي ، فسترى أن المسطرة التي تتماشى مع اتجاهات الشرق والغرب تصبح أقصر لحظيًا بينما يصبح المسطرة التي تتماشى مع اتجاهات الشمال والجنوب لحظات أطول. وبعد ذلك ببرهة ، سيصبح حاكم الشرق والغرب أطول بينما سيكون حاكم الشمال والجنوب أقصر. سيستمر كل مسطرة في الحصول على وقت أطول وأقصر بشكل دوري حتى تمر موجة الجاذبية. لا بأس في الحكام. الزمكان نفسه يتشوه وكل شيء في الزمكان يختبر الالتواء.

على الرغم من أن هذا التأثير ضعيف جدًا ، إلا أنه يحدث بالفعل. كاشف الموجات الثقالية هو مجرد مسطرة طويلة جدًا مع القدرة على قياس طول المسطرة بدقة شديدة. على سبيل المثال ، يبلغ طول كل ذراع في كاشف LIGO 2.5 ميل ويستخدم الليزر لقياس الأطوال بدقة. حتى مع وجود أجهزة الكشف الكبيرة والحديثة والمكلفة ، فإن موجات الجاذبية ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن حاليًا اكتشاف سوى أكبر الموجات. لا تستطيع أجهزة الكشف الحالية التقاط موجات الجاذبية الناتجة عن الكواكب التي تدور حول النجوم أو الأقمار التي تدور حول الكواكب. يتم إنشاء أكبر موجات الجاذبية عندما يدور ثقبان أسودان حول بعضهما البعض بسرعة مباشرة قبل أن يسقطوا معًا ويندمجوا. تتولد الموجات الكبيرة أيضًا عندما يدور نجمان نيوترونيان حول بعضهما البعض ، أو عندما يدور ثقب أسود ونجم نيوتروني حول بعضهما البعض ، مباشرة قبل الاندماج. هذه هي الأنواع الوحيدة من موجات الجاذبية التي تم اكتشافها حتى الآن.

بشكل عام ، يتم إنشاء موجة الجاذبية في أي وقت تتسارع فيه الكتلة. السفر على طول مسار دائري هو نوع واحد فقط من التسارع. إذا تسارع جسم كتلته على طول مسار مستقيم ، فهذا أيضًا نوع من التسارع ، وبالتالي يجب أن ينتج موجات ثقالية. وبالمثل ، فإن الجسم الذي تتباطأ كتلته على طول مسار مستقيم يجب أن يخلق موجات ثقالية. ومع ذلك ، على المقياس الفلكي ، فإن الجسم الذي يتحرك بثبات على مدار مدار دائري هو أكثر شيوعًا بكثير من الجسم الذي يتباطأ أو يتسارع بعنف.

هناك نقطة أخرى يجب مراعاتها وهي أن موجات الجاذبية التي أحدثتها الأرض في مدارها السنوي ليست ضعيفة للغاية فحسب ، بل لها أيضًا فترة مدتها عام واحد. هذا يعني أن كاشف الموجات الثقالية على كوكب آخر يجب أن يراقب لعدة سنوات من أجل التقاط الشكل التذبذب لموجات الجاذبية الناتجة عن الحركة المدارية للأرض. في المقابل ، قبل اندماج ثقبين أسودين مباشرة ، يدور كل منهما حول الآخر بسرعة كبيرة بحيث لا يستغرق كل منهما سوى جزء من الثانية لإكمال مداره. هذا عامل آخر يجعل اكتشاف هذه الأنواع من موجات الجاذبية أسهل.


توقع أينشتاين موجات الجاذبية منذ 100 عام هنا & # 39s لماذا يجب أن نهتم

إن أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية ، والذي يمكن للعلماء الإعلان عنه يوم الخميس ، سيفتح نافذة جديدة على الكون وأكثر ظواهره عنفًا.

انتشرت إثارة كبيرة في عالم الفيزياء يوم الخميس عند الإعلان عن اكتشاف موجات الجاذبية بعد 100 عام من البحث. سيفتح أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية نافذة جديدة على الكون وظواهره الأكثر عنفًا.

اكتشف العلماء لأول مرة موجات ثقالية وتموجات في المكان والزمان افترضها ألبرت أينشتاين قبل قرن من الزمان ، في اكتشاف تاريخي أعلن عنه يوم الخميس يفتح نافذة جديدة لدراسة الكون.

قال الباحثون إنهم اكتشفوا موجات جاذبية قادمة من ثقبين أسودين بعيدين - أجسام كثيفة للغاية توقعها أينشتاين أيضًا - تدور حول بعضها البعض ، وتدور حول بعضها البعض وتحطمت معًا. وقالوا إن الموجات نتجت عن تصادم بين ثقبين أسودين كتلتهما تزيد كتلتهما بنحو 30 مرة عن كتلة الشمس ، ويقعان على بعد 1.3 مليار سنة ضوئية من الأرض.

قال ديفيد ريتزي ، الفيزيائي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "سيداتي وسادتي ، اكتشفنا موجات جاذبية. لقد فعلنا ذلك" ، مما أثار التصفيق في مؤتمر صحفي حافل في واشنطن.

أدى الإعلان عن مؤتمر صحفي يوم الخميس إلى إحياء الشائعات التي تم تداولها في المجتمع العلمي منذ شهور بأن فريق ليجو ربما اكتشف بالفعل موجات الجاذبية بشكل مباشر لأول مرة.

تم تحقيق هذا الإنجاز العلمي باستخدام زوج من أجهزة الكشف عن الليزر العملاقة في الولايات المتحدة ، وتقع في لويزيانا وولاية واشنطن ، متوجًا سعيًا دام عقودًا للعثور على هذه الموجات.

"تصادم الثقوب السوداء التي أنتجت هذه الموجات الثقالية خلقت عاصفة عنيفة في نسيج الزمان والمكان ، عاصفة تسارع فيها الزمن ، وتباطأ ، ثم تسارع مرة أخرى ، عاصفة كان شكل الفضاء فيها منحنياً بهذه الطريقة وبهذه الطريقة ، قال الفيزيائي كيب ثورن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

تُعرف جهازي الليزر ، اللذان يعملان في انسجام تام ، باسم مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO). كانوا قادرين على اكتشاف الاهتزازات الصغيرة بشكل ملحوظ من تمرير موجات الجاذبية. بعد اكتشاف إشارة الموجة الثقالية ، قال العلماء إنهم حولوها إلى موجات صوتية وتمكنوا من الاستماع إلى أصوات اندماج الثقبين الأسودين.

قال الفيزيائي ماثيو إيفانز ، الفيزيائي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إننا نسمعهم في الواقع يضربون بالليل". "نحصل على إشارة تصل إلى الأرض ، ويمكننا وضعها على مكبر صوت ، ويمكننا سماع صوت هذه الثقوب السوداء ،" Whoop ". هناك علاقة عميقة للغاية بهذه الملاحظة ".

قال العلماء إنهم اكتشفوا لأول مرة موجات الجاذبية في 14 سبتمبر الماضي.

لكن ما هي موجات الجاذبية ولماذا يجب أن تهتم؟

توقع أينشتاين موجات الجاذبية في نظريته النسبية العامة قبل قرن من الزمان. إنها تموجات في الزمكان ، نسيج الكون ذاته.

تنص النظرية التي تغير قواعد اللعبة على أن الكتلة تشوه المكان والزمان ، تمامًا مثل وضع كرة البولينج على الترامبولين. الأجسام الأخرى الموجودة على السطح سوف "تسقط" باتجاه المركز - استعارة للجاذبية يكون فيها الترامبولين هو الزمكان.

عندما تتسارع الأجسام ، فإنها ترسل تموجات على طول نسيج الزمكان المنحني بسرعة الضوء - فكلما زادت كتلة الجسم ، كانت الموجة أكبر ، وكان من السهل على العلماء اكتشافها.

لا تتفاعل موجات الجاذبية مع المادة وتنتقل عبر الكون دون عوائق تمامًا.

تحدث أقوى الموجات بسبب أكثر العمليات كارثية في الكون - تصادم ثقبين أسودين ، أو انفجار نجوم ضخمة ، أو نشوء الكون منذ حوالي 13.8 مليار سنة.

لماذا الكشف عن موجات الجاذبية مهم؟

سيؤدي العثور على دليل على موجات الجاذبية إلى إنهاء البحث عن تنبؤ رئيسي في نظرية أينشتاين ، والتي غيرت الطريقة التي تدرك بها البشرية المفاهيم الأساسية مثل المكان والزمان.

إذا أصبحت موجات الجاذبية قابلة للاكتشاف ، فإن هذا سيفتح طرقًا جديدة ومثيرة في علم الفلك - مما يسمح بقياسات النجوم والمجرات والثقوب السوداء البعيدة بناءً على الموجات التي تصنعها.

إن ما يسمى بموجات الجاذبية البدائية ، وهي أصعب أنواع الكشف عنها ، من شأنه أن يعزز نظرية رائدة أخرى في علم الكونيات ، وهي نظرية "التضخم" أو التوسع الأسي للكون الرضيع.

يُفترض أن الموجات البدائية لا تزال تتردد في جميع أنحاء الكون اليوم ، وإن كانت ضعيفة.

إذا تم العثور عليها ، فإنها ستخبرنا عن مقياس الطاقة الذي حدث فيه التضخم ، مما يلقي الضوء على الانفجار العظيم نفسه.

لماذا يصعب العثور عليهم؟

شكك أينشتاين نفسه في إمكانية اكتشاف موجات الجاذبية على الإطلاق بالنظر إلى صغر حجمها.

على سبيل المثال ، من شأن التموجات المنبعثة من زوج من الثقوب السوداء التي تدور في مدارها أن تمتد لمسافة مليون كيلومتر (621000 ميل) على الأرض بأقل من حجم الذرة.

الموجات القادمة من عشرات الملايين من السنين الضوئية ستمتد وتضغط على شعاع ضوئي طوله أربعة كيلومترات مثل تلك المستخدمة في مرصد موجات الجاذبية بالليزر المتقدم للتداخل الليزري (LIGO) في وسط إعلان يوم الخميس ، بنحو عرض البروتون.

كيف بحثنا عنهم؟

حتى الآن ، تم اكتشاف موجات الجاذبية بشكل غير مباشر فقط.

في عام 1974 ، وجد العلماء أن مدارات زوج من النجوم النيوترونية في مجرتنا ، تدور حول مركز مشترك للكتلة ، أصبحت أصغر بمعدل يتوافق مع فقدان الطاقة من خلال موجات الجاذبية.

حصل هذا الاكتشاف على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1993. ويقول الخبراء إن أول اكتشاف مباشر لموجات الجاذبية من المرجح أن يُمنح نفس التكريم.

بعد أن بنى الفيزيائي الأمريكي جوزيف ويبر أول كاشفات مصنوعة من الألمنيوم في الستينيات من القرن الماضي ، تبع ذلك عقود من الجهد باستخدام التلسكوبات والأقمار الصناعية وأشعة الليزر.

تم تدريب التلسكوبات الأرضية والفضائية على الخلفية الكونية الميكروية ، وهو وهج خافت من الضوء المتبقي من الانفجار العظيم ، كدليل على تقوسه وتمدده بفعل موجات الجاذبية.

قبل عامين ، أعلن علماء الفيزياء الفلكية الأمريكيون أنهم حددوا أخيرًا موجات الجاذبية باستخدام تلسكوب يسمى BICEP2 ، المتمركز في القطب الجنوبي.

لكن كان عليهم لاحقًا الاعتراف بأنهم ارتكبوا خطأ.

تتضمن طريقة أخرى اكتشاف التغييرات الصغيرة في المسافات بين الأشياء.

إن موجات الجاذبية التي تمر عبر جسم ما تشوه شكله ، وتمدده وتضغط عليه في الاتجاه الذي تسير فيه الموجة ، تاركة تأثيرًا منبهاً ، وإن كان ضئيلاً.

تم تصميم أجهزة الكشف مثل LIGO والكاشف الشقيق Virgo في إيطاليا لالتقاط مثل هذه التشوهات.

في LIGO ، قسم العلماء ضوء الليزر إلى شعاعين متعامدين يسافران لمسافة عدة كيلومترات لتنعكس بواسطة المرايا إلى النقطة التي بدأوا فيها.

أي اختلاف في الطول يشير إلى تأثير موجات الجاذبية.

في ديسمبر الماضي ، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية مختبرًا يسمى ليزا باثفايندر للبحث عن موجات الجاذبية في الفضاء.

نظرة جديدة على الكون

ستوفر القدرة على مراقبة موجات الجاذبية هذه للفلكيين والفيزيائيين نظرة جديدة على أكثر الأعمال غموضًا في الكون ، بما في ذلك اندماج النجوم النيوترونية وسلوك الثقوب السوداء ، والتي توجد غالبًا في مراكز المجرات.

قال تاك ستيبينز ، رئيس مختبر فيزياء الجاذبية الفلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "القوة الدافعة للكون هي الجاذبية".

قال: "هذه الموجات تتدفق إليك طوال الوقت ، وإذا كان بإمكانك رؤيتها ، يمكنك أن ترى مرة أخرى إلى أول واحد من تريليون من الثانية من الانفجار العظيم". وكالة فرانس برس.

"لا توجد طريقة أخرى للبشرية لمعرفة أصل الكون."

قال ستيبينز إنه يعتقد "أننا نقف على أعتاب فترة ثورية في فهمنا ورؤيتنا للكون".

وأضاف أن كاشفات LIGO - أحدهما في واشنطن والآخر في لويزيانا - يمكنها "قياس التغيرات في الزمكان عند مستوى 1/1000 قطر من البروتون".

قالت كاثرين مان ، عالمة الفلك في مرصد كوت دازور في فرنسا ، إن اكتشاف هذه الموجات - إذا تم تأكيده - سيسمح لعلماء الفلك بسبر باطن النجوم وربما حل لغز أشعة جاما ، التي تعد من بين أقوى الانفجارات. في الكون والتي لا تزال أسبابها غير مفهومة.

"الآن لم نعد نراقب الكون باستخدام التلسكوبات التي تستخدم الضوء فوق البنفسجي أو الضوء المرئي ، لكننا نستمع إلى الأصوات الناتجة عن تأثيرات جاذبية الأجرام السماوية على نسيج الزمكان ، والتي يمكن أن تأتي من النجوم أو الثقوب السوداء ،" أخبرت وكالة فرانس برس.

"وبما أن النجم أو الثقب الأسود لا يوقفان هذه الموجات ، التي تتحرك بسرعة الضوء ، فإنها تأتي إلينا مباشرة ، وبالتالي يمكننا صنع نماذج. لتمييز واكتشاف توقيعاتها."

في السابق ، فاز عالمان من جامعة برينستون بجائزة نوبل للفيزياء عام 1993 لاكتشافهما نوعًا جديدًا من النجوم النابضة التي قدمت دليلاً غير مباشر على وجود موجات الجاذبية.

يتعاون فريق LIGO مع فريق فرنسي إيطالي على كاشف آخر ، يسمى VIRGO ، والذي من المفترض أن يبدأ العمل قريبًا.

ما هو LIGO؟

تم اقتراح LIGO في الأصل كوسيلة لاكتشاف موجات الجاذبية في الثمانينيات من قبل علماء الفيزياء من MIT و Caltech. يتم إجراء أبحاث LIGO بواسطة LIGO Scientific Collaboration (LSC) ، وهي مجموعة تضم أكثر من 1000 عالم من جامعات في جميع أنحاء الولايات المتحدة وفي 14 دولة أخرى بما في ذلك الهند. قامت أكثر من 90 جامعة ومعهد بحث في LSC بتطوير تقنية الكاشف وتحليل البيانات. حوالي 250 طالبًا هم أعضاء مساهمون قويون في التعاون.

ما هي المشاركة الهندية في LIGO؟

تضم المشاركة الهندية في LSC ، تحت مظلة المبادرة الهندية في رصد موجة الجاذبية (IndIGO) ، 61 عالماً من تسع مؤسسات - معهد تشيناي للرياضيات ، المركز الدولي للعلوم النظرية ، بنغالور ، IISER-Kolkata ، IISER-Trivandrum ، IIT Gandhinagar ، معهد Gandhinagar لأبحاث البلازما ، المركز المشترك بين الجامعات لعلم الفلك والفيزياء الفلكية (IUCAA) بوني ، مركز راجا رامانا للتكنولوجيا المتقدمة إندور و TIFR مومباي. ورقة الاكتشاف لديها 35 مؤلفا من هذه المؤسسات.

كيف ساهم العلماء الهنود في الاكتشاف؟

ساهمت المجموعات الهندية بشكل كبير في فهم استجابة الكاشف للإشارات والتأثيرات الأرضية ، في تطوير الطريقة المستخدمة للكشف عن الإشارة ، وإحاطة الانحراف المداري ، وتقدير كتلة ودوران الثقب الأسود النهائي والطاقة والطاقة المشعة أثناء الاندماج. تأكيد هذه الإشارة المرصودة يتفق مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، والبحث عن نظير كهرومغناطيسي محتمل باستخدام التلسكوبات البصرية. تم تنفيذ بعض هذه الأعمال في مرافق حوسبة عالية الأداء في IUCAA ، Pune ، و ICTS ، بنغالورو.


ما يمكن أن تقوله موجات الجاذبية عن المادة المظلمة

يعتقد العلماء أنه في ظل بعض الظروف ، يمكن للمادة المظلمة أن تولد موجات جاذبية قوية بما يكفي لاكتشافها معدات مثل LIGO.

في عام 1916 ، نشر ألبرت أينشتاين نظريته عن النسبية العامة ، والتي أسست النظرة الحديثة للجاذبية على أنها تشوه نسيج الزمكان. تنبأت النظرية بأن الأجسام التي تتفاعل مع الجاذبية يمكن أن تزعج هذا النسيج ، وترسل تموجات عبره.

يمكن لأي جسم يتفاعل مع الجاذبية أن يخلق موجات ثقالية.لكن الأحداث الكونية الأكثر كارثية فقط هي التي تجعل موجات الجاذبية قوية بما يكفي لنكتشفها. الآن بعد أن بدأت المراصد في تسجيل موجات الجاذبية على أساس منتظم ، يناقش العلماء كيف تتفاعل المادة المظلمة و mdashonly المعروفة حتى الآن مع المواد الأخرى فقط من خلال الجاذبية و mdashmight تخلق موجات جاذبية قوية بما يكفي ليتم العثور عليها.

بطانية الزمكان

في الكون ، المكان والزمان مرتبطان دائمًا على أنهما زمكان رباعي الأبعاد. من أجل التبسيط ، يمكنك التفكير في الزمكان على أنه غطاء معلق فوق الأرض. قد يكون كوكب المشتري منفردًا تشيريو فوق تلك البطانية. يمكن أن تكون الشمس كرة تنس. R136a1 & mdashthe النجم الأكثر شهرة و mdashmight يكون كرة طبية تزن 40 رطلاً.

كل من هذه الأشياء تثقل البطانية في مكانها: فكلما كان الجسم أثقل ، زاد حجم الغمس في البطانية. مثل الأشياء ذات الأوزان المختلفة على البطانية ، فإن الأجسام ذات الكتل المختلفة لها تأثيرات مختلفة على نسيج الزمكان. الانخفاض في الزمكان هو مجال الجاذبية.

يمكن أن يؤثر مجال الجاذبية لجسم ما على جسم آخر. قد يقع الجسم الآخر في أول جسم و rsquos في مجال الجاذبية ويدور حوله ، مثل القمر حول الأرض ، أو الأرض حول الشمس.

بدلاً من ذلك ، قد يتصادم جسمان لهما مجالات جاذبية بشكل حلزوني تجاه بعضهما البعض ، ويقتربان أكثر فأكثر حتى يصطدمان. عندما يحدث هذا ، فإنها تخلق تموجات في الزمكان وموجات الجاذبية.

في 14 سبتمبر 2015 ، استخدم العلماء مرصد موجات الجاذبية بالليزر ، أو LIGO ، لإجراء أول ملاحظة مباشرة لموجات الجاذبية ، كجزء من تراكم الاصطدام بين ثقبين أسودين ضخمين.

منذ الاكتشاف الأول ، اكتشف تعاون LIGO و mdash جنبًا إلى جنب مع التعاون الذي يدير مرصدًا لموجات الجاذبية الشريك يُدعى Virgo & mdash موجات جاذبية من 10 عمليات اندماج أخرى على الأقل للثقوب السوداء ، وفي عام 2017 ، أول اندماج بين نجمين نيوترونيين.

يُعتقد أن المادة المظلمة أكثر انتشارًا بخمس مرات من المادة المرئية. تظهر آثار الجاذبية في جميع أنحاء الكون. يعتقد العلماء أنهم لم يروا بعد موجات الجاذبية التي تسببها المادة المظلمة بشكل قاطع ، لكن يمكنهم التفكير في طرق عديدة يمكن أن يحدث هذا.

الثقوب السوداء البدائية

لقد رأى العلماء تأثيرات الجاذبية للمادة المظلمة ، لذا فهم يعلمون أنها يجب أن تكون موجودة و [مدشور] على الأقل ، يجب أن يحدث شيء ما لإحداث تلك التأثيرات. لكن حتى الآن ، لم يكتشفوا بشكل مباشر جسيم المادة المظلمة ، لذا فهم غير متأكدين تمامًا من شكل المادة المظلمة.

إحدى الأفكار هي أن بعض المادة المظلمة يمكن أن تكون في الواقع ثقوبًا سوداء بدائية.

تخيل الكون كطبق بتري كبير لانهائي. في هذا السيناريو ، الانفجار العظيم هو النقطة التي تبدأ فيها المادة-البكتيريا في النمو. تتسع هذه النقطة بسرعة ، وتتجه للخارج لتشمل المزيد والمزيد من طبق بتري. إذا كان هذا النمو متفاوتًا بعض الشيء ، فستصبح بعض المناطق مأهولة بالمادة أكثر من غيرها.

هذه الجيوب من المادة الكثيفة والفوتونات في هذه المرحلة من الكون قد انهارت تحت جاذبيتها وشكلت ثقوبًا سوداء مبكرة.

& ldquo أعتقد أنها نظرية مثيرة للاهتمام ، مثيرة للاهتمام مثل نوع جديد من الجسيمات ، & rdquo يقول ياسين علي حمود ، الأستاذ المساعد للفيزياء في جامعة نيويورك. & ldquo إذا كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة بالفعل ، فسيكون لها آثار عميقة على الظروف في الكون المبكر جدًا. & rdquo

باستخدام موجات الجاذبية للتعرف على خصائص الثقوب السوداء ، قد يكون ليجو قادرًا على إثبات أو تقييد نظرية المادة المظلمة هذه.

على عكس الثقوب السوداء العادية ، لا تمتلك الثقوب السوداء البدائية حدًا أدنى للكتلة يجب أن تصل إليه لتتشكل. إذا رأى LIGO ثقبًا أسودًا أقل كتلة من الشمس ، على سبيل المثال ، فقد يكون ثقبًا أسودًا بدائيًا.

حتى لو كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة ، فمن المشكوك فيه أنها مسؤولة عن كل المادة المظلمة في الكون. ومع ذلك ، فإن العثور على دليل على الثقوب السوداء البدائية من شأنه أن يوسع فهمنا الأساسي للمادة المظلمة وكيف بدأ الكون.

خشخيشات النجوم النيوترونية

يبدو أن المادة المظلمة تتفاعل مع المادة العادية فقط من خلال الجاذبية ، ولكن بناءً على الطريقة التي تتفاعل بها الجسيمات المعروفة ، يعتقد المنظرون أنه من الممكن أن تتفاعل المادة المظلمة أيضًا مع نفسها.

إذا كان هذا هو الحال ، فقد تتحد جسيمات المادة المظلمة معًا لتشكل أجسامًا مظلمة مضغوطة مثل النجم النيوتروني.

نحن نعلم أن النجوم تتدحرج بشكل كبير و rdquo على نسيج الزمكان من حولها. إذا كان الكون مليئًا بأجسام مظلمة مضغوطة ، فستكون هناك فرصة لأن ينتهي الأمر ببعض منها على الأقل داخل نجوم المادة العادية.

لن يتفاعل النجم العادي والجسم المظلم إلا من خلال الجاذبية ، مما يسمح للاثنين بالتعايش دون الكثير من الجلبة. لكن أي اضطراب للنجم و [مدش] على سبيل المثال ، انفجار سوبرنوفا و [مدش] يمكن أن يخلق اضطرابًا شبيهًا بالحشرجة بين النجم النيوتروني الناتج والجسم المظلم المحاصر. إذا حدث مثل هذا الحدث في مجرتنا ، فإنه سيخلق موجات جاذبية يمكن اكتشافها

& ldquo نحن نفهم النجوم النيوترونية جيدًا ، & rdquo يقول سانجاي ريدي ، أستاذ الفيزياء بجامعة واشنطن وكبير زملاء معهد النظرية النووية. & ldquo إذا حدث شيء ما مع موجات الجاذبية ، فسنعلم أنه من المحتمل أن يكون هناك شيء جديد يحدث قد يتعلق بالمادة المظلمة. & rdquo

احتمال وجود أي شيء في نظامنا الشمسي محدود. قام كل من Chuck Horowitz و Maria Alessandra Papa و Reddy مؤخرًا بتحليل بيانات LIGO و rsquos ولم يجدوا أي مؤشر على وجود أجسام مظلمة مضغوطة لنطاق كتلة معين داخل الأرض أو المشتري أو الشمس.

المزيد من دراسات الموجات الثقالية يمكن أن تضع قيودًا إضافية على الأجسام المظلمة المدمجة. "القيود مهمة ،" تقول آن نيلسون ، أستاذة الفيزياء في جامعة واشنطن. & ldquo تسمح لنا بتحسين النظريات الموجودة وحتى صياغة نظريات جديدة. & rdquo

نجوم أكسيون

أحد المواد الخفيفة المظلمة المرشحة هو الأكسيون ، الذي أطلقه الفيزيائي فرانك ويلكزيك على اسم نوع من المنظفات ، في إشارة إلى قدرته على ترتيب مشكلة في نظرية الديناميكا اللونية الكمومية.

يعتقد العلماء أنه من الممكن أن ترتبط الأكسيونات ببعضها البعض في نجوم أكسيون ، على غرار النجوم النيوترونية ، ولكنها تتكون من مادة أكسيون مضغوطة للغاية.

& ldquo إذا كانت الأكسيونات موجودة ، فهناك سيناريوهات حيث يمكن أن تتجمع معًا وتشكل أجسامًا نجمية ، مثل المادة العادية ، & rdquo يقول تيم ديتريش ، عضو LIGO-Virgo والفيزيائي. & ldquo لا نعرف ما إذا كانت نجوم الأكسيون موجودة ، وكسبنا & rsquot نعرف بالتأكيد حتى نجد قيودًا على نماذجنا. & rdquo

إذا اندمج نجم أكسيون مع نجم نيوتروني ، فقد لا يتمكن العلماء من معرفة الفرق بين الاثنين باستخدام أدواتهم الحالية. بدلاً من ذلك ، سيحتاج العلماء إلى الاعتماد على الإشارات الكهرومغناطيسية المصاحبة لموجة الجاذبية لتحديد الشذوذ.

من الممكن أيضًا أن تتجمع الأكسيونات حول ثقب أسود ثنائي أو نظام نجمي نيوتروني. إذا اندمجت هذه النجوم بعد ذلك ، فإن التغييرات في axion & ldquocloud & rdquo ستكون مرئية في إشارة موجة الجاذبية. الاحتمال الثالث هو أنه يمكن إنشاء المحاور بواسطة الدمج ، وهو إجراء سينعكس في الإشارة.

هذا الشهر ، بدأت تعاونات LIGO-Virgo الجولة الثالثة للمراقبة ، مع ترقيات جديدة ، توقع اكتشاف حدث اندماج كل أسبوع.

لقد أثبتت كواشف موجات الجاذبية بالفعل قيمتها في تأكيد تنبؤات أينشتاين و rsquos منذ قرن من الزمان. ولكن لا يزال هناك الكثير مما يمكن أن تعلمه إياه دراسة موجات الجاذبية. "موجات الجاذبية هي بمثابة حاسة جديدة تمامًا للعلم" ، يقول علي حمود. & ldquo معنى جديد يعني طرقًا جديدة للنظر في جميع الأسئلة الكبيرة في الفيزياء. & rdquo


"كان يلوح مرحبا"

في 14 سبتمبر ، كان النظام قد انتهى بالكاد من المعايرة وكان في ما يسمى بالتشغيل الهندسي في الساعة 4 صباحًا عندما ظهرت إشارة عالية في موقع ليفينجستون. يتذكر David Reitze ، أستاذ معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومدير مختبر LIGO ، المجموعة التي قامت ببناء وتشغيل أجهزة الكشف: "كانت البيانات تتدفق ، ثم" بام ".

بعد سبعة مللي ثانية ، ضربت الإشارة موقع هانفورد. قرر علماء ليجو لاحقًا أن احتمال هبوط مثل هذه الإشارات في وقت واحد بمحض الصدفة كان ضئيلًا للغاية. لم يكن أحد مستيقظًا في الولايات المتحدة ، لكن أجهزة الكمبيوتر كانت علامة على الحدث ، ولاحظ الزملاء الأوروبيون ذلك.


أداة ESO تعثر على أقرب ثقب أسود من الأرض

اكتشف فريق من علماء الفلك من المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) ومعاهد أخرى ثقبًا أسود يقع على بعد 1000 سنة ضوئية فقط من الأرض. يعتبر الثقب الأسود أقرب إلى نظامنا الشمسي من أي نظام آخر تم اكتشافه حتى الآن ويشكل جزءًا من نظام ثلاثي يمكن رؤيته بالعين المجردة. وجد الفريق دليلاً على الكائن غير المرئي من خلال تتبع النجمين المرافقين له باستخدام تلسكوب MPG / ESO بطول 2.2 متر في مرصد لا سيلا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في تشيلي. يقولون إن هذا النظام يمكن أن يكون مجرد قمة جبل الجليد ، حيث يمكن العثور على العديد من الثقوب السوداء المماثلة في المستقبل.

يقول بيتر هادرافا ، العالم الفخري في أكاديمية العلوم في جمهورية التشيك في براغ والمؤلف المشارك: "لقد فوجئنا تمامًا عندما أدركنا أن هذا هو أول نظام نجمي به ثقب أسود يمكن رؤيته بالعين المجردة". من البحث. يقع النظام في كوكبة التلسكوبيوم ، وهو قريب جدًا منا بحيث يمكن رؤية نجومه من نصف الكرة الجنوبي في ليلة مظلمة وصافية بدون منظار أو تلسكوب. يقول توماس ريفينيوس ، عالم ESO ، الذي قاد الدراسة التي نُشرت اليوم في علم الفلك والفيزياء الفلكية.

لاحظ الفريق في الأصل النظام ، المسمى HR 6819 ، كجزء من دراسة أنظمة النجوم المزدوجة. ومع ذلك ، أثناء تحليلهم لملاحظاتهم ، أصيبوا بالذهول عندما كشفوا عن جسد ثالث غير مكتشف سابقًا في HR 6819: ثقب أسود. أظهرت الملاحظات باستخدام مطياف FEROS على تلسكوب MPG / ESO البالغ ارتفاعه 2.2 مترًا في La Silla أن أحد النجمين المرئيين يدور حول جسم غير مرئي كل 40 يومًا ، بينما النجم الثاني على مسافة كبيرة من هذا الزوج الداخلي.

يقول ديتريش بادي ، عالم الفلك الفخري في ESO في Garching والمؤلف المشارك للدراسة: "يجب نشر الملاحظات اللازمة لتحديد فترة 40 يومًا على مدى عدة أشهر. كان هذا ممكنًا فقط بفضل خطة مراقبة الخدمة الرائدة لـ ESO والتي بموجبها يتم إجراء الملاحظات من قبل موظفي ESO نيابة عن العلماء الذين يحتاجون إليها ".

يعد الثقب الأسود المخفي في HR 6819 أحد أول الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية التي تم اكتشافها والتي لا تتفاعل بعنف مع بيئتها ، وبالتالي فهي تبدو سوداء حقًا. لكن استطاع الفريق تحديد وجوده وحساب كتلته من خلال دراسة مدار النجم في الزوج الداخلي. يستنتج ريفينيوس ، الذي يتخذ من تشيلي مقراً له ، أن "الجسم غير المرئي الذي تبلغ كتلته 4 أضعاف كتلة الشمس على الأقل يمكن أن يكون مجرد ثقب أسود"

لم يرصد علماء الفلك سوى بضع عشرات من الثقوب السوداء في مجرتنا حتى الآن ، وكلها تقريبًا تتفاعل بقوة مع بيئتها وتجعل وجودها معروفًا من خلال إطلاق أشعة سينية قوية في هذا التفاعل. لكن يقدر العلماء أنه على مدار حياة مجرة ​​درب التبانة ، انهارت العديد من النجوم لتصبح ثقوبًا سوداء حيث أنهت حياتها. يوفر اكتشاف ثقب أسود صامت وغير مرئي في HR 6819 أدلة حول مكان وجود العديد من الثقوب السوداء المخفية في مجرة ​​درب التبانة. يقول ريفينيوس: "يجب أن يكون هناك مئات الملايين من الثقوب السوداء ، لكننا لا نعرف سوى القليل جدًا. معرفة ما الذي نبحث عنه يجب أن يضعنا في وضع أفضل للعثور عليها". يضيف بادي أن العثور على ثقب أسود في نظام ثلاثي قريب جدًا يشير إلى أننا نرى فقط "قمة جبل جليدي مثير".

يعتقد علماء الفلك بالفعل أن اكتشافهم يمكن أن يسلط بعض الضوء على نظام ثانٍ. تقول ماريان هيدا ، زميلة ما بعد الدكتوراه في ESO والمؤلفة المشاركة في البحث: "لقد أدركنا أن نظامًا آخر ، يسمى LB-1 ، قد يكون أيضًا ثلاثيًا ، على الرغم من أننا نحتاج إلى المزيد من الملاحظات للتأكد من ذلك". "LB-1 بعيد قليلاً عن الأرض ولكنه لا يزال قريبًا جدًا من الناحية الفلكية ، وهذا يعني أنه من المحتمل وجود المزيد من هذه الأنظمة. من خلال العثور عليها ودراستها ، يمكننا معرفة الكثير عن تكوين وتطور تلك النجوم النادرة التي تبدأ حياتها بأكثر من ثمانية أضعاف كتلة الشمس وتنتهي بانفجار مستعر أعظم خلّف وراءه ثقبًا أسود ".

يمكن أن توفر اكتشافات هذه الأنظمة الثلاثية بزوج داخلي ونجم بعيد أدلة حول الاندماجات الكونية العنيفة التي تطلق موجات جاذبية قوية بما يكفي لاكتشافها على الأرض. يعتقد بعض علماء الفلك أن عمليات الدمج يمكن أن تحدث في أنظمة ذات تكوين مشابه لـ HR 6819 أو LB-1 ، ولكن حيث يتكون الزوج الداخلي من ثقبين أسودين أو ثقب أسود ونجم نيوتروني. يمكن أن يؤثر الجسم الخارجي البعيد جاذبيًا على الزوج الداخلي بطريقة تؤدي إلى اندماج وإطلاق موجات الجاذبية. على الرغم من أن HR 6819 و LB-1 لهما ثقب أسود واحد فقط ولا توجد نجوم نيوترونية ، إلا أن هذه الأنظمة يمكن أن تساعد العلماء على فهم كيفية حدوث الاصطدامات النجمية في أنظمة النجوم الثلاثية.

قدم هذا البحث في مقالة بعنوان "نظام ثلاثي بالعين المجردة مع وجود ثقب أسود غير دقيق في الثنائي الداخلي" الذي نشر اليوم في علم الفلك والفيزياء الفلكية.

يتكون الفريق من Th. Rivinius (المرصد الأوروبي الجنوبي ، سانتياغو ، شيلي) ، D. Baade (المرصد الأوروبي الجنوبي ، Garching ، ألمانيا [ESO ألمانيا]) ، P. Hadrava (المعهد الفلكي ، أكاديمية العلوم في جمهورية التشيك ، براغ ، جمهورية التشيك) ​​، M Heida (ESO Germany) و R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University، Mount Wilson Observatory، Mount Wilson، USA).


ماذا يجب أن نفعل إذا ظهرت كائنات فضائية؟

عندما & rsquod في برية غير مستكشفة ، من الأفضل أن تكون هادئًا ، لأنك لا تعرف أبدًا ما إذا كان هناك حيوانات مفترسة خطيرة كامنة. لسوء الحظ ، لم تتبع الأرض هذا المبدأ التحذيري حتى الآن: نحن & rsquove نبث موجات الراديو في الفضاء لأكثر من قرن. إذا كانت هناك حضارات تكنولوجية في غضون مائة سنة ضوئية تراقب سمائها بتلسكوبات راديوية مشابهة لنا ، فقد تكون على علم بوجودنا بالفعل. يمكن أن نسمع منهم في المستقبل. قد تكون نعمة إنقاذنا هي أن الصواريخ الكيميائية ، المشابهة لتلك المستخدمة في مهمات Voyager أو New Horizons ، ستستغرق مليون سنة لتقطع تلك المائة سنة ضوئية. وهكذا ، قد نكون في الخارج للتشويق لفترة طويلة قبل مواجهة جيراننا الكونيين.

إذا وصلت الكائنات الفضائية في النهاية إلى عتبة بابنا ، فإن السؤال هو: كيف يجب أن نستجيب؟ من الواضح أن الشؤون بين النجوم ليست مصدر قلق سياسي وشيك لأي دولة في هذه اللحظة ، لذلك لا يوجد بروتوكول دولي صادر عن الأمم المتحدة لما يجب القيام به. يجب أن نضع في اعتبارنا أنه في غضون مليون عام ، قد يقيم البشر على القمر أو المريخ أو منصات الفضاء العائمة بحرية ، وقد يختار كل مجتمع الاستجابة بشكل مختلف. من السابق لأوانه التفكير في سياسة عالمية قبل وقت طويل من الحاجة إليها.

ما مقدار التحذير المسبق الذي سيكون لدينا؟ هذا يعتمد على حجم السيارة المستخدمة من قبل ETs. حتى بدون توليد ضوء صناعي ، فإن أي مركبة فضائية فضائية ستعكس ضوء الشمس. يمكن لمرصد Pan-STARRS في هاواي اكتشاف أشعة الشمس المنعكسة من أجسام أكبر من بضع مئات من الأقدام ، بحجم ملعب كرة قدم ، تمر داخل مدار الأرض حول الشمس. اكتشف هذا التلسكوب أول زائر بين النجوم بهذا الحجم في 19 أكتوبر 2017 ، وأطلق عليه اسم & lsquoOumuamua & mdash & ldquoscout & rdquo بلغة هاواي. أظهر الكائن العديد من الخصائص الشاذة التي جعلته مختلفًا عن أي مذنب أو كويكب طبيعي شهدناه من قبل في النظام الشمسي ، مما يسمح بإمكانية أن يكون نتاجًا لتكنولوجيا غريبة ، كما تمت مناقشته في كتابي الجديد ، خارج الأرض.

إذا كان الأمر كذلك ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كان من المحتمل أن يكون تحقيقًا يهدف إلى التجسس علينا. الاحتمالات صغيرة ، حيث استغرق الأمر & lsquoOumuamua أكثر من 10000 عام لاجتياز النظام الشمسي بأكمله ، ومن الواضح أن حضارتنا لم تنقل الإشارات لفترة طويلة. حتى لو كانت & lsquoOumuamua حرفة اصطناعية ، فهي قديمة ومن المحتمل أن تكون خارج الخدمة. تشكلت معظم النجوم قبل ظهور الشمس ببلايين السنين ، وربما تكون الآثار التكنولوجية التي أطلقتها حضاراتها في الفضاء قديمة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها. يمكننا استرداد المزيد من المعلومات حول الآثار التكنولوجية عن طريق التقاط صور عن قرب أو من خلال البحث على سطح القمر (أو المريخ) عن أشياء غير عادية تم جمعها هناك على مدى مليارات السنين الماضية. سيؤدي عدم وجود جو أو نشاط جيولوجي إلى جعل سطح القمر و rsquos ، على وجه الخصوص ، مثل متحف المعدات خارج الأرض.

هل نحن أذكى طفل في الكتلة الكونية؟ لمعرفة ذلك ، يجب أن نبقي أعيننا مفتوحة ونبحث من خلال التلسكوبات لدينا عن عناصر من أقرب جيراننا ، مع اتخاذ الاحتياطات المناسبة بشأن سفينة تتنكر في شكل حصان طروادة. قد يكون هناك الكثير من الأجسام الصغيرة سريعة الحركة التي تنتقل باستمرار عبر النظام الشمسي والتي نفشل في التعرف عليها نظرًا للحساسية المحدودة للتلسكوبات لدينا. سيكون من المثير للاهتمام البحث عنها في تدفقات البيانات المستقبلية من المسح الكبير للمكان والزمان (LSST) على مرصد Vera C. Rubin ، والذي سيبدأ في مراقبة السماء التشيلية في أقل من ثلاث سنوات. بالإضافة إلى ذلك ، لقد أوضحت أنا وطالبتي أمير سراج أن شبكة عالمية من عدة مئات من الكاميرات الضوئية على الأرض يمكنها تحديد التوهجات من النيازك بين النجوم التي تدخل الغلاف الجوي للأرض وبسرعة عالية بشكل غير عادي تصل إلى سرعة الضوء.

اكتشف مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) موجات الجاذبية فقط بعد أن استثمرت مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) 1.1 مليار دولار في ذلك. وبالمثل ، يجب أن نتوقع العثور على أدلة غير عادية على ETs فقط بعد أن نستثمر أموالًا كبيرة في البحث. سيكون من الأنسب تخصيص أموال دافعي الضرائب للبحث عن جيراننا الكونيين ، نظرًا للتأثير الكبير الذي سيحدثه مثل هذا الاكتشاف على المجتمع وتجاوز مدشفار الآثار المترتبة على اكتشاف موجات الجاذبية.

إن وضع أيدينا على قطعة من التكنولوجيا الفضائية من شأنه أن يغير الطريقة التي ندرك بها مكاننا في الكون ، وتطلعاتنا للفضاء ومعتقداتنا الفلسفية واللاهوتية. كانت صدمتنا النفسية تشبه تلك التي واجهتها بناتي عندما قابلن أطفالًا أكثر ذكاءً مما كانوا عليه في يومهم الأول في رياض الأطفال.

أو يمكننا اختيار البقاء جاهلين بجيراننا حتى يظهروا. سيكون هذا مساويًا لاختيار بناتي البقاء في المنزل. لن يختفي الوجود المحتمل لـ ETs إذا تجاهلناها ، تمامًا مثل الأرض التي استمرت في التحرك حول الشمس بعد أن رفضت السلطات الدينية النظر من خلال تلسكوب Galileo & rsquos.سيطرت الديناصورات على الكوكب لعدة ملايين من السنين ، لكن عهدها انتهى فجأة قبل 66 مليون سنة ، عندما ظهرت صخرة Chicxulub العملاقة في السماء ، في مسار تصادم مع الأرض.

هذه مقالة رأي وتحليل.

عن المؤلفين)

آفي لوب الرئيس السابق (2011-2020) لقسم علم الفلك في جامعة هارفارد ، والمدير المؤسس لمبادرة هارفارد بلاك هول ومدير معهد النظرية والحساب في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. كما يرأس مجلس الفيزياء والفلك في الأكاديميات الوطنية والمجلس الاستشاري لمشروع Breakthrough Starshot ، وهو عضو في مجلس مستشاري الرئيس للعلوم والتكنولوجيا. لوب هو مؤلف كتاب خارج كوكب الأرض: أول علامة على الحياة الذكية خارج الأرض (هوتون ميفلين هاركورت).