مهر تایید بر نظریه انیشتین، امواج گرانشی وجود دارند!

به گزارش بولتن نیوز،رصد‌خانه تداخل‌سنج لیزری موج گرانشی (LIGO) در ایالات متحده مو‌ج‌‌های گرانشی را برای نخستین‌بار آشکارسازی نموده است. این یکی از مهم‌ترین مشاهدات اخترفیزیکی از زمان کشف میکروموج کیهانی به‌شمار می‌رود.

دیوید ریتز، مدیر اجرایی آزمایشگاه LIGO در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در کنفرانس خبری ویژه‌ی این کشف بزرگ، اظهار نمود: "ما موج‌های گرانشی را آشکارسازی کرده‌ایم. ما آن را انجام دادیم!"

موج‌های گرانشی یک پیش‌بینی از نظریه نسبیت عمومی انیشتین هستند. به عقیده انیشتین، گرانش، فضا-زمان را خم کرده، و شیی که سنگین‌تر باشد اثر بزرگتری نیز دارد. وقتی اشیاء سنگین حرکت می‌کنند نوسانی را در فضا-زمان به‌وجود می‌آورند. می‌توان گفت که امواج گرانشی به موج‌هایی که در جلوی کشتی در حال حرکت ایجاد می‌شوند، قدری شبیه هستند.

زمانی‌که دو سیاه‌چاله، 1.3 میلیارد سال پیش با یکدیگر برخورد کردند، تلاقی این دو جسم سنگین باعث به وجود آمدن امواج گرانشی شده که در تاریخ 14 سپتامبر 2015 این امواج به زمین رسید و با استفاده از پیچیده‌ترین ابزارها آشکارسازی شد.

تاکنون دانشمندان قادر به آشکارسازی امواج گرانشی نبوده‌اند ولی از حالا به بعد بشر راه جدیدی برای نگاه کردن به آسمان پیدا کرده است. این دو شئ به فاصله‌ای در حدود 150 کیلومتر (95 مایل) بوده و 1.3 میلیارد سال پیش به یکدیگر الحاق گردیدند. آن‌ها جرم‌های یکسانی داشتند، وزن یکی از آنها 36 برابر جرم خورشید و دیگری 29 برابر. این کشف دارای اهمیت آماری بسیار مهمی است، این به معنای آنست که در تقریبا 6 میلیون، تنها 1 شانس وجود دارد که این  اتفاق رخ دهد. نتایج این پژوهش‌ها در مجله Physical Review Letters منتشر خواهد شد.

نیرویی که توسط الحاق سیاه‌چاله‌ها آزاد می‌گردد، معادل 50 برابر نیروی تمامی ستارگانی که در جهان قابل رؤیت معادل می‌باشند، است. این نیرو معادل نابودی جرمی با ابعاد سه برابر خورشید و تنها در 20 میلی‌ثانیه است.

در دهه‌های پیشین دانشمندان مدت زمان زیادی را صرف جست‌و‌جوی نشانه‌هایی از امواج گرانشی کردند.  اما این نوسانات به‌طور باورنکردنی کوچک هستند و بنابراین آشکارسازی آن‌ها کاری بس دشوار بوده و به طرز شگفت‌آوری به ابزارآلات حساس مانند LIGO نیاز دارد.

پروفسور باب بینگهام، از فیزیکدانان انجمن تسهیلات و امکانات تکنولوژی و علم در دانشگاه Harwell  در انگلستان، دراین‌باره اظهار نمود: "آَشکارسازی و اندازه‌گیری امواج گرانشی، آخرین مرحله نظریه نسبیت عمومی انیشتین بود. این کشف به راهی برای نگاه به موقع به گذشته در آفرینش جهان با پیامدها و اثرات قابل توجه برای پژوهش‌های ستاره‌شناسی و فیزیکی، منجر می‌گردد.

LIGO  از دو آشکارساز ساخته شده است، یکی در Hanford واشنگتون و دیگری در Livingston لوسیانا. هر دو آشکارساز  از یک سیستم لیزری بهره می‌برند که به آن‌ها اجازه اندازه‌گیری‌های دقیق فضا-زمان را می‌دهد. در هر وسیله LIGO  ، یک پرتوی لیزر به دو پرتو شکافته شده و به پایین دو تونل ستونی فرستاده می‌شوند که هر یک 4 کیلومتر (2.5 مایل) طول و یک آینه که در انتهای آن نصب شده، دارند. این لیزرها انعکاس یافته و سپس دوباره با یکدیگر ترکیب می‌گردند. اگر یک موج گرانشی، یک یا هر دو پرتوی لیزر را عبور دهد، آن فاصله نوری که باید بپیماید را تغییر داده و پرتوی دوباره ساخته شده متفاوت از پرتوی اصلی دیده خواهد شد.

تیم‌های LIGO  از دو ساختمان، برای تصدیق اینکه آیا مشاهدات اخیر آن‌ها صحیح یا یک اتفاق بوده است، نشانه‌ها را مقایسه نمودند و رصدخانه‌های نجومی را برای دنبال کردن آشکارسازی با مشاهده علت ممکنی از امواج گرانشی که به الحاق سیاه‌چاله‌های احتمالی منجر می­شود، به یکدیگر متصل ساختند.

ویکی کالوگرا بیان کرد: "ما می‌خواهیم مشاهدات امواج گرانشی را جهت یادگیری درباره جهانمان برای دهه‌ها و قرن‌هایی که می­آیند، استفاده نماییم."

قسمت مهم دیگری از اطلاعات که از آگاه‌سازی نتیجه می‌شود این است که امواج­ گرانشی با سرعت نور حرکت می‌کنند. این امر به‌صورت نظری مورد انتظار بود، اما داشتن این آزمایش و اثبات آن، در به‌وجود آمدن نظریه‌های آینده مهم بوده و این مشاهده همچنین اولین سیاه‌چاله با جرم متوسطی که تاکنون یافته شده است را تصدیق می‌کند. سیاه‌چاله‌های اختری معمولاً خیلی کوچکتر بوده و حداکثر به 15 برابر جرم خورشید می‌رسند.

اشیاء مشاهده شده به‌طور قابل توجهی بزرگتر هستند و دانشمندان براین باورند که باقیمانده‌ای از اولین ستارگان در جهان محسوب می‌شوند. در ادغام سیاه‌چاله‌ها با جرم متوسط چنین پنداشته شده است که سرانجام سیاه‌چاله‌های فوق پر جرمی که ما در مرکز کهکشان‌ها مشاهده می‌کنیم را تولید می‌کند.

بعد از این سال در ساختمان VIRGO (که از LIGO کوچکتر است) دوباره در ایتالیا بازگشایی خواهد شد و ادغام داده‌ها با LIGO ، مثلثی را جهت یافتن هرچه دقیقتر مکان سیاه‌چاله‌ها در دسترس دانشمدان قرار می‌دهد.

آشکار سازی امواج گرانشی شاید یکی از مهم‌ترین اتفاقات دنیای فیزیک و ستاره‌شناسی محسوب شود و اثبات آن می‌تواند عصر جدید از ستاره‌شناسی را پیش روی بشر بگذارد.