آکاایران: بیگ بنگ: گذر امواج گرانشی از ستاره باعث ایجاد تغییراتی در مکان ظاهری آن می شود و این حرکت ها با تلسکوپ فضایی گایا(Gaia) قابل آشکارسازی است.

آشکارسازی امواج گرانشی با رصد ستارگان

آشکارسازی امواج گرانشی با رصد ستارگان آشکارسازی امواج گرانشی با رصد ستارگان

آکاایران: آشکارسازی امواج گرانشی با رصد ستارگان

یک موج گرانشی با فرکانس پایین که از نزدیکی زمین می گذرد، می تواند باعث جابه جایی مکان ستاره (نقاط سیاه) از دید ناظر زمینی شود. این الگو دامنه، فرکانس و قطبیدگی امواج را نشان می دهد. در اینجا، جابه جایی به صورت اغراق آمیز نشان داده شده است.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، رصدخانه امواج گرانشی تداخل لیزری(LIGO) به خاطر آشکارسازی امواج گرانشی با استفاده از تداخل سنج های بزرگ، برنده جایزه نوبل فیزیک امسال شد؛ اما روش های دیگری نیز برای این کار وجود دارد. یکی از این روش ها، اندازه گیری جابه جایی های کوچک ستارگان نزدیک زمین است که امواج گرانشی از آنها می گذرد. محاسبات نوین نشان داده که آشکارسازی باید بااستفاده از داده های با وضوح بالا درباره مکان ستارگان انجام شود که این اطلاعات توسط تلسکوپ فضایی گایا فراهم می شود. این روش نسبت به امواج با فرکانس بسیار پایین که از ادغام دو ابرسیاه چاله یا حتی بیگ بنگ تولید شده است، حساس خواهد بود.

امواج گرانشی(GW) براثر رخدادهای سهمگینی مثل برخورد سیاه چاله ها و ستاره های نوترونی، اجرامی که چگالی های بسیار بالای آنها در فضازمان اطراف آشفتگی ایجاد می کند، تولید می شود. لایگو یک موج گرانشی که باعث کشش و فشردگی فضا زمان شده، آشکارسازی کرده است، اما یک موج گرانشی گذرنده می تواند باعث نوسان زمین در مکان خود نسبت به ستارگان شود. بنابراین ستاره های دوردست، که از زمین یا تلسکوپ های فضایی دیده می شوند، باید با رفتاری قابل پیش بینی در مکان خود جابه جا شوند.

در دهه ۱۹۹۰، آشکارسازی امواج گرانشی با رصد اجرام فراکهکشانی، به جای ستارگان، پیشنهاد شد. شبکه وسیعی از ستاره شناسان آماده آشکارسازی امواج گرانشی با استفاده از آثار آن بر تابش های رادیویی تپ اخترها شدند، زیرا فرکانس جریان بسیار منظم پالس های سریع بر اثر عبور امواج گرانشی تغییرات بسیار کوچکی پیدا می کند. حال کریستوفر مور ستاره شناسی از دانشگاه کمبریج بریتانیا و همکارانش، آثار ناشی از امواج گرانشی میدان بزرگ ستاره های رصدشده توسط تلسکوپ فضایی گایا آژانس فضایی اروپا(ESA) را پیش بینی کرده اند. این رصدخانه در اواخر سال ۲۰۱۳ به منظور انجام رصدهای بسیار دقیق مکان ستارگان در کهکشان خودی، به فضا پرتاب شد.

داده های گایا در اویل سال ۲۰۲۰ منتشر خواهد شد. مور می گوید: «برای اولین بار،  گایا اثر یک پیش بینی واقع گرایانه را اندازه گیری خواهد کرد.» هنگام طراحی گایا محققان متوجه شدند که آشکارسازی امواج گرانشی یکی از کاربردهای بالقوه این وسیله است. عوامل زیادی در کاربردی شدن این رویکرد مشارکت دارند که شامل دقت و زمان طولانی اندازه گیری های نجومی است. گایا طی ۵ تا ۱۰ سال حدود یک میلیارد ستاره را رصد خواهد کرد که هر کدام از آنها طی این دوره حداقل ۸۰ بار رصد خواهد شد. طبق گفته مور، رصد این همه ستاره برتری مهم گایا محسوب می شود.

مور و همکارانش نشان دادند که امواج گرانشی الگوی تغییر مشخصی در مکان همه ستارگان ایجاد می کند. محققان موج گرانشی ناشی از دو ابرسیاه چاله چرخان به دور یکدیگر را شبیه سازی کردند و نشان دادند که این موج باید در اندازه گیری و بررسی ۱۰۰۰۰۰ ستاره توسط گایا قابل آشکارسازی باشد. (تجزیه و تحلیل یک میلیارد ستاره نیازمند محاسبات زیادی است.) این روش برای امواج گرانشی با فرکانس بسیار پایین، فرکانس چند میکروهرتز تا نانوهرتز، موثر است، به این مفهوم که یک نوسان تکی می تواند سال ها طول بکشد.

با این حال، موفقیت این روش تضمین شده نیست. طبق گفته مور «آشکارسازی امواج با این فرکانس های بسیار ضعیف حتی برای گایا نیز مشکل است.» مور می گوید احتمالا منبع امواج گرانشی قابل دیدن برای گایا، دو ابرسیاه چاله است که با دوره تناوب تقریبا یک سال به دور یکدیگر می چرخند و در مرکز یکی از کهکشان های بزرگ و نسبتا تقریبا ما قرار دارد. چنین اجرامی، بین ۱۰ میلیون تا ۱۰۰ میلیون برابر خورشد ما جرم دارند. “کارل گویین” اخترفیزیک دان دانشگاه کالیفرنیا در سنتا باربارا، می گوید: «این یک ایده عالی است و ارزش کارکردن دارد.» وی می گوید ازبین بردن سیگنال های مخالف اثرات ناشی از دستگاه ها و ابزارها، مانند نوسان در جهت گیری فضاپیماها، چالش برانگیز خواهد بود.

جوزه د بروجین، معاون پروژه علمی ماموریت گایا، تایید کرده است که طرح های پیشنهادی و نتایج شبیه سازی با قابلیت های ابزار سازگار است. طبق گفته گویین از آنجا که شکست موج در جو زمین مانع رصد آنها توسط تلسکوپ های زمینی می شود، یک ابزار فضایی باید چنین آثاری را رصد کند. بروجین می گوید احتمالا این روش می تواند منابع امواج گرانشی راکه به راحتی با آشکارسازهای تداخل سنجی مثل لایگو دیده نمی شوند، نشان دهد که شامل امواج گرانشی اولیه ناشی از دوره تورمی بیگ بنگ است. گویین می افزاید گایا می تواند امواج گرانشی ناشی از ادغام ستاره با ابرسیاه چاله مرکزی کهکشان خود را نیز ببیند که باید یک رخداد نسبتا شایع باشد.

سایت علمی بیگ بنگ /

.

منبع : bigbangpage.com

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
تبلیغات