به گفته اخترشناسان، هر کهکشان به صورت متوسط حاوی ۱۰۰ میلیارد ستاره است از این رو یافتن صدها کهکشان جدید از میان چنین تراکم جرمی میتواند دانشمندان را به سوی دریایی از جرم هدایت کند که تاکنون از آن بیاطلاع بودهاند. این تراکم بالای ماده در این منطقه میتواند به دانشمندان در درک رویدادهای کیهانی در این منطقه کمک کند. این منطقه که به جاذب بزرگ شهرت یافته است، بخشی مرموز از فضا است که به نظر میآید کهکشان راه شیری را درگیر خود ساخته است.
این ناهنجاری که دانشمندان آن را برابر با نیروهای گرانشی میلیونها خورشید میدانند، از اولینباری که در دهه ۱۹۷۰ کشف شد، ذهن اخترشناسان را به خود درگیر ساخت و اکنون اطلاعات جدید درباره کهکشانهای مخفی میتواند رویدادهایی که در این منطقه رخ میدهد را توضیح دهد. به گفته دانشمندان در این منطقه چندین مجموعه از کهکشانها که خوشه یا ابرخوشه نامیده میشوند، وجود دارند و کهکشان راهشیری نیز با سرعتی برابر دو میلیون کیلومتر بر ساعت به سوی آنها حرکت میکند. اخترشناسان تعدادی از این سازهها را در میان کهکشانهای کشف شده مشاهده کردند و امکان مطالعه آنها میتواند نیروهایی که در پس جاذب بزرگ قرار گرفته را توضیح دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astronomical Journal منتشر شده است.
@interstellar_page
این ناهنجاری که دانشمندان آن را برابر با نیروهای گرانشی میلیونها خورشید میدانند، از اولینباری که در دهه ۱۹۷۰ کشف شد، ذهن اخترشناسان را به خود درگیر ساخت و اکنون اطلاعات جدید درباره کهکشانهای مخفی میتواند رویدادهایی که در این منطقه رخ میدهد را توضیح دهد. به گفته دانشمندان در این منطقه چندین مجموعه از کهکشانها که خوشه یا ابرخوشه نامیده میشوند، وجود دارند و کهکشان راهشیری نیز با سرعتی برابر دو میلیون کیلومتر بر ساعت به سوی آنها حرکت میکند. اخترشناسان تعدادی از این سازهها را در میان کهکشانهای کشف شده مشاهده کردند و امکان مطالعه آنها میتواند نیروهایی که در پس جاذب بزرگ قرار گرفته را توضیح دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astronomical Journal منتشر شده است.
@interstellar_page
عکس هنری که امواج گرانشی تشکیلی دو کوتوله را نشان میدهد که در حال برخورد به هم هستند.
دانشمندان احتمالا این امواج گرانشی را کشف کرده اند. اگر حضور این امواج ثابت شود یکی از بزرگترین کشفیات در دهه اخیر خواهد بود. حال برای شما این سوال پیش می آید که امواج گرانشی چه هستند.
امواج گرانشی نظریه نسبیت عام انیشتین هستند که انیشتن 100 سال پیش آن را فرمول بندی کرد. نسبیت عام انیشتن بیان میکند که جاذبه در اثر پیچ و تاب برداشتن و خم شدن فضا ، بر اثر شی ایی به همراه جرم بوجود می آید. برای فهم این ایده که چطور کار میکند فضایی را تصور کنید که دارای بافت لاستیکی است که میتواند کشیده شود و پیچ و تاب بردارد. حالا خورشیدی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته است جرم این خورشید باعث میشود که فضای این لاستیک پیچ و تاب بردارد و خم شود . حالا تمامی سیارات منظومه شمسی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته اند. به جای اینکه سیارات در مسیر مستقیمی سفر کنند در مسیر چرخشی دور خورشید به دلیل پیچ و تاب گرفتن فضا و خم شدنش گیر افتاده اند.
همچنین انیشتن نشان داد که فضا و زمان هر دو از یک نهادند که آن را فضا- زمان خواند . همانطور که جاذبه باعث خم شدن زمان میشود باعث خم شدن زمان نیز میشود . شی ایی با جرم بزرگتر نسبت به شی ایی با جرم کوچکتر بیشتر باعث خم شدن فضازمان میشود.
همچنین فضا زمان نیز میتواند موجی شود این امواج در فضازمان موج های گرانشی نام دارند که پیش بینی میشود توسط برخورد ستاره های نوترونی ، کوتوله های سفید و سیاه چاله ها بوجود می آیند. امواج گرانشی برای شناخت اینکه جهان چگونه کار میکند بسیار مهم هستند و میتواند کمکی برای دانشمندان باشد که جاذبه کوانتوم را بهتر درک کنند پس کشف این امواج یک موفقیت بزرگ است و ممکن است دانشمندان آن را کشف کنند . دانشمندان کماکان در حال کار با رصد خانه ها با لیزر های انترفرومتر موج گرانشی هستند تا به اطلاعات بهتر و دقیق تر برای کشف امواج گرانشی دست یابند. @Interstellar_page
دانشمندان احتمالا این امواج گرانشی را کشف کرده اند. اگر حضور این امواج ثابت شود یکی از بزرگترین کشفیات در دهه اخیر خواهد بود. حال برای شما این سوال پیش می آید که امواج گرانشی چه هستند.
امواج گرانشی نظریه نسبیت عام انیشتین هستند که انیشتن 100 سال پیش آن را فرمول بندی کرد. نسبیت عام انیشتن بیان میکند که جاذبه در اثر پیچ و تاب برداشتن و خم شدن فضا ، بر اثر شی ایی به همراه جرم بوجود می آید. برای فهم این ایده که چطور کار میکند فضایی را تصور کنید که دارای بافت لاستیکی است که میتواند کشیده شود و پیچ و تاب بردارد. حالا خورشیدی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته است جرم این خورشید باعث میشود که فضای این لاستیک پیچ و تاب بردارد و خم شود . حالا تمامی سیارات منظومه شمسی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته اند. به جای اینکه سیارات در مسیر مستقیمی سفر کنند در مسیر چرخشی دور خورشید به دلیل پیچ و تاب گرفتن فضا و خم شدنش گیر افتاده اند.
همچنین انیشتن نشان داد که فضا و زمان هر دو از یک نهادند که آن را فضا- زمان خواند . همانطور که جاذبه باعث خم شدن زمان میشود باعث خم شدن زمان نیز میشود . شی ایی با جرم بزرگتر نسبت به شی ایی با جرم کوچکتر بیشتر باعث خم شدن فضازمان میشود.
همچنین فضا زمان نیز میتواند موجی شود این امواج در فضازمان موج های گرانشی نام دارند که پیش بینی میشود توسط برخورد ستاره های نوترونی ، کوتوله های سفید و سیاه چاله ها بوجود می آیند. امواج گرانشی برای شناخت اینکه جهان چگونه کار میکند بسیار مهم هستند و میتواند کمکی برای دانشمندان باشد که جاذبه کوانتوم را بهتر درک کنند پس کشف این امواج یک موفقیت بزرگ است و ممکن است دانشمندان آن را کشف کنند . دانشمندان کماکان در حال کار با رصد خانه ها با لیزر های انترفرومتر موج گرانشی هستند تا به اطلاعات بهتر و دقیق تر برای کشف امواج گرانشی دست یابند. @Interstellar_page
اولین بار در تاریخ، امواج گرانشی انیشتین به طور مستقیم آشکار شدند
100 سال پس از پیشبینی وجود امواج گرانشی توسط آلبرت انیشتین، برای اولین بار امواج گرانشی به طور مستقیم رصد شد. محققان رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO) امروز (11 فوریه) در کنفرانس خبر این خبر را اعلام کردند.
توضیح تصویر: آشکارسازی تاریخی امواج گرانشی توسط LIGO در این تصویر که در کنفرانس خبر نمایش داده شد، دیده می شود.
اولین بار در تاریخ، امواج گرانشی انیشتین به طور مستقیم آشکار شد
امواج گرانشی با شتاب گرفتن دو جسم سنگین در کیهان (برخورد دو سیاهچاله) بوجود می آید. پیش از این شواهد غیر مستقیم از وجود امواج گرانشی کشف شده بود، اما شناسایی مستقیم این امواج سخت بود. (پیش از این در سال 2014 با استفاده از تلسکوپ BICEP2 در قطب جنوب شواهدی از امواج گرانشی قدیمی دیده شده بود، اما بعدا اعلام شد که سیگنال ها توسط گرد و غبار کیهانی بوجود آمده اند.)
سیگنال هایی که توسط LIGO آشکار سازی شد از برخورد دو سیاهچاله است که در 14 سپتامبر 2015 توسط آشکارساز های دوقلوی LIGO در لیوینگستون، لوئیزیانا و هنفورد، واشنگتن کشف شد.
برخورد کیهانی امواج گرانشی را با سرعت نور ارسال کرده است و در واقع باعث بوجود آمدن موج در فضا-زمان می شود؛ مانند برخورد یک سنگ با سطح آب برکه و تولید موج در آن. به گفته دانشمندان این برخورد بین دو سیاهچاله با فاصله 1.3 میلیارد سال نوری از ما و جرم 29 و 36 برابر خورشید اتفاق افتاده است.
دیوید ریتز (David Reitze) از تیم تحقیقاتی LIGO گفت: «مشاهده امواج گرانشی در یک هدف بلند پروازانه در 5 دهه پیش شروع شد تا پیشبینی انیشتین را اثبات کند.»
این کشف می تواند نقطه عطفی در نجوم و اخترفیزیک باشد. بر خلاف موج نور، امواج گرانشی با ماده تعاملی ندارد. به گفته محققان LIGO این امواج حامل اطلاعات خاصی از اشیا و حوادثی که آنها را بوجود آورده اند هستند.
اعضای تیم LIGO می گویند: «با این روش جدید در بررسی اجرام اخترفیزیکی و پدیده ها، امواج گرانشی در واقع پنجره ای جدید به جهان است و برای ستاره شناسان و دیگر دانشمندان شگفتی های زیادی را به همراه دارد. »
وجود امواج گرانشی اولین بار توسط آلبرت انیشتین در سال 1916 پیشبینی شد. یکی از اصول اصلی و عجیب نسبیت عام این است که فضا و زمان دو چیز جداگانه نیستند و به طور یکپارچه فضا-زمان نامیده می شوند. اجرام سنگین مانند ستاره ها فضا زمان را انحنا می دهد؛ مانند قرار گرفتن یک توپ بر روی یک ورقه پلاستیکی. این انحراف باعث می شود که مسیر اجرام دیگر مانند سیارات و حتی نور در نزدیکی اجرام سنگین تر منحرف شود. امواج گرانشی با تولید موج در فضا-زمان بر اثر شتاب گرفتن اجرام بسیار سنگین بوجود می آید.
رینر ویزز (Rainer Weiss) از اعضای تیم LIGO و از دانشگاه MIT گفت:«توضیح این رصد به خوبی نظریه نسبیت عام انیشتین را توضیح می دهد. خیلی جالب بود اگر ما می توانستیم واکنش انیشتین را پس از این کشف ببینیم.»
آزمایشگاه LIGO از دو آشکارساز بزرگ تشکیل شده است؛ یکی در Livingston لوئیزینا و دیگری در هنفورد واشنگتون. هر آشکارساز یک سیستم L شکل با بازو های 4 کیلومتری است. یک پرتو لیزر در جهت بازو ها تابیده می شود، اگر امواج گرانشی از بین آشکارساز عبور کند، اعوجاج حاصل از فضا-زمان باعث می شود مسافت طی شده توسط پرتو لیزر مقدار ناچیزی تغییر کند.
منبع: کافه استرو
Space.com
Apod.nasa.gov
100 سال پس از پیشبینی وجود امواج گرانشی توسط آلبرت انیشتین، برای اولین بار امواج گرانشی به طور مستقیم رصد شد. محققان رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO) امروز (11 فوریه) در کنفرانس خبر این خبر را اعلام کردند.
توضیح تصویر: آشکارسازی تاریخی امواج گرانشی توسط LIGO در این تصویر که در کنفرانس خبر نمایش داده شد، دیده می شود.
اولین بار در تاریخ، امواج گرانشی انیشتین به طور مستقیم آشکار شد
امواج گرانشی با شتاب گرفتن دو جسم سنگین در کیهان (برخورد دو سیاهچاله) بوجود می آید. پیش از این شواهد غیر مستقیم از وجود امواج گرانشی کشف شده بود، اما شناسایی مستقیم این امواج سخت بود. (پیش از این در سال 2014 با استفاده از تلسکوپ BICEP2 در قطب جنوب شواهدی از امواج گرانشی قدیمی دیده شده بود، اما بعدا اعلام شد که سیگنال ها توسط گرد و غبار کیهانی بوجود آمده اند.)
سیگنال هایی که توسط LIGO آشکار سازی شد از برخورد دو سیاهچاله است که در 14 سپتامبر 2015 توسط آشکارساز های دوقلوی LIGO در لیوینگستون، لوئیزیانا و هنفورد، واشنگتن کشف شد.
برخورد کیهانی امواج گرانشی را با سرعت نور ارسال کرده است و در واقع باعث بوجود آمدن موج در فضا-زمان می شود؛ مانند برخورد یک سنگ با سطح آب برکه و تولید موج در آن. به گفته دانشمندان این برخورد بین دو سیاهچاله با فاصله 1.3 میلیارد سال نوری از ما و جرم 29 و 36 برابر خورشید اتفاق افتاده است.
دیوید ریتز (David Reitze) از تیم تحقیقاتی LIGO گفت: «مشاهده امواج گرانشی در یک هدف بلند پروازانه در 5 دهه پیش شروع شد تا پیشبینی انیشتین را اثبات کند.»
این کشف می تواند نقطه عطفی در نجوم و اخترفیزیک باشد. بر خلاف موج نور، امواج گرانشی با ماده تعاملی ندارد. به گفته محققان LIGO این امواج حامل اطلاعات خاصی از اشیا و حوادثی که آنها را بوجود آورده اند هستند.
اعضای تیم LIGO می گویند: «با این روش جدید در بررسی اجرام اخترفیزیکی و پدیده ها، امواج گرانشی در واقع پنجره ای جدید به جهان است و برای ستاره شناسان و دیگر دانشمندان شگفتی های زیادی را به همراه دارد. »
وجود امواج گرانشی اولین بار توسط آلبرت انیشتین در سال 1916 پیشبینی شد. یکی از اصول اصلی و عجیب نسبیت عام این است که فضا و زمان دو چیز جداگانه نیستند و به طور یکپارچه فضا-زمان نامیده می شوند. اجرام سنگین مانند ستاره ها فضا زمان را انحنا می دهد؛ مانند قرار گرفتن یک توپ بر روی یک ورقه پلاستیکی. این انحراف باعث می شود که مسیر اجرام دیگر مانند سیارات و حتی نور در نزدیکی اجرام سنگین تر منحرف شود. امواج گرانشی با تولید موج در فضا-زمان بر اثر شتاب گرفتن اجرام بسیار سنگین بوجود می آید.
رینر ویزز (Rainer Weiss) از اعضای تیم LIGO و از دانشگاه MIT گفت:«توضیح این رصد به خوبی نظریه نسبیت عام انیشتین را توضیح می دهد. خیلی جالب بود اگر ما می توانستیم واکنش انیشتین را پس از این کشف ببینیم.»
آزمایشگاه LIGO از دو آشکارساز بزرگ تشکیل شده است؛ یکی در Livingston لوئیزینا و دیگری در هنفورد واشنگتون. هر آشکارساز یک سیستم L شکل با بازو های 4 کیلومتری است. یک پرتو لیزر در جهت بازو ها تابیده می شود، اگر امواج گرانشی از بین آشکارساز عبور کند، اعوجاج حاصل از فضا-زمان باعث می شود مسافت طی شده توسط پرتو لیزر مقدار ناچیزی تغییر کند.
منبع: کافه استرو
Space.com
Apod.nasa.gov
Space
Space.com: NASA, Space Exploration and Astronomy News
Get the latest space exploration, innovation and astronomy news. Space.com celebrates humanity's ongoing expansion across the final frontier.
«خانمها آقایان، ما امواج گرانشی را به دام انداختیم.»
این خبری بود که بالاخره امروز منتشر شد و موجی از هیجان در جامعهی علمی ایجاد کرد. این یافته ارزش این هیجان و بیشتر از آن را دارد. این روز را در تقویم خود علامت بزنید؛ به اینسبب که در تاریخ علم باقی خواهد ماند و نقطهی عطفی در مسیر ما در درک عالم بهشمار خواهد رفت. اما چرا این یافته (بهویژه اگر آزمایشهای بعدی نیز آن را تأیید و تقویت کند) مهم است؟
@interstellar_page
این خبری بود که بالاخره امروز منتشر شد و موجی از هیجان در جامعهی علمی ایجاد کرد. این یافته ارزش این هیجان و بیشتر از آن را دارد. این روز را در تقویم خود علامت بزنید؛ به اینسبب که در تاریخ علم باقی خواهد ماند و نقطهی عطفی در مسیر ما در درک عالم بهشمار خواهد رفت. اما چرا این یافته (بهویژه اگر آزمایشهای بعدی نیز آن را تأیید و تقویت کند) مهم است؟
@interstellar_page
آقای اینشتین و تغییر دید ما از عالم
تا پیش از زمانی که آلبرت اینشتین نظریهی نسبیت عام خود را صورتبندی کند، ما نگاهی متفاوت به جهان اطرافمان داشتیم. برداشت عمومی ما این بود که در فضایی سهبُعدی زندگی میکنیم که گویی درون جریان رودخانهای یکطرفه و ثابت به نام زمان قرار گرفته است؛ مانند قایقی روی رودخانهای از جنس زمان که با سرعتی یکسان در یکجهت شناور است.
درک روزانهی ما از محیط اطراف نیز این دیدگاه کلاسیک و نیوتونی را تأیید میکرد. هیچگاه شاهد تغییر روند گذر زمان نبودیم و دلیلی نداشت فکر کنیم ساختار دنیای ما بهگونهی دیگری است.
تحولات علمی، که در درک ما از عالم در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ اتفاق افتاد، این دیدگاه را تغییر داد. اوج این تحولات زمانی بود که آلبرت اینشتین با نظریهی نسبیت عام خود در فهم ما از عالم انقلابی ایجاد کرد. بر مبنای دیدگاه او نهتنها ماده و انرژی موجودات یکسانی بودند که به هم تبدیل میشدند، بلکه فضا و زمان نیز موضوعات مستقل و جدا از همی بهشمار نمیرفتند. آنها در بافتاری به نام فضازمان به هم گره خورده بودند و درواقع عالمی چهاربُعدی میساختند و زمان نیز برخلاف گذشته موجودی صلب و ثابت نبود. اگر در کنار یک جرم عظیم قرار میگرفتید یا با سرعتهای بالا شروع به حرکت میکردید، روند گذر زمان نیز تغییر میکرد.
نکتهی دیگری که از نظریهی نسبیت عام استخراج میشد مسئلهی گرانش بود. قبلاً تصور میشد دو جسم نیروی مستقیمی بر هم وارد میکنند که یکدیگر را بهسوی هم جذب میکنند. ما هنوز هم برای کاربردهای روزانه – از محاسبهی مسیر حرکت توپ تا فرستادن فضاپیماها – از همین روند و توضیح استفاده میکنیم اما توصیفی که نظریهی نسبیت برای ما بههمراه داشت این بود که ماهیت نیروی گرانش متفاوت است.
@interstellar_page
تا پیش از زمانی که آلبرت اینشتین نظریهی نسبیت عام خود را صورتبندی کند، ما نگاهی متفاوت به جهان اطرافمان داشتیم. برداشت عمومی ما این بود که در فضایی سهبُعدی زندگی میکنیم که گویی درون جریان رودخانهای یکطرفه و ثابت به نام زمان قرار گرفته است؛ مانند قایقی روی رودخانهای از جنس زمان که با سرعتی یکسان در یکجهت شناور است.
درک روزانهی ما از محیط اطراف نیز این دیدگاه کلاسیک و نیوتونی را تأیید میکرد. هیچگاه شاهد تغییر روند گذر زمان نبودیم و دلیلی نداشت فکر کنیم ساختار دنیای ما بهگونهی دیگری است.
تحولات علمی، که در درک ما از عالم در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ اتفاق افتاد، این دیدگاه را تغییر داد. اوج این تحولات زمانی بود که آلبرت اینشتین با نظریهی نسبیت عام خود در فهم ما از عالم انقلابی ایجاد کرد. بر مبنای دیدگاه او نهتنها ماده و انرژی موجودات یکسانی بودند که به هم تبدیل میشدند، بلکه فضا و زمان نیز موضوعات مستقل و جدا از همی بهشمار نمیرفتند. آنها در بافتاری به نام فضازمان به هم گره خورده بودند و درواقع عالمی چهاربُعدی میساختند و زمان نیز برخلاف گذشته موجودی صلب و ثابت نبود. اگر در کنار یک جرم عظیم قرار میگرفتید یا با سرعتهای بالا شروع به حرکت میکردید، روند گذر زمان نیز تغییر میکرد.
نکتهی دیگری که از نظریهی نسبیت عام استخراج میشد مسئلهی گرانش بود. قبلاً تصور میشد دو جسم نیروی مستقیمی بر هم وارد میکنند که یکدیگر را بهسوی هم جذب میکنند. ما هنوز هم برای کاربردهای روزانه – از محاسبهی مسیر حرکت توپ تا فرستادن فضاپیماها – از همین روند و توضیح استفاده میکنیم اما توصیفی که نظریهی نسبیت برای ما بههمراه داشت این بود که ماهیت نیروی گرانش متفاوت است.
@interstellar_page
برای درک بهتر این داستان، فضازمان چهاربُعدی را با حذف دو بُعد آن بهشکل یک ورقهی بزرگ لاستیکی تصور کنید. حالا گلولهای فلزی یا توپی را در جایی از این صفحه، که بهصورت کشیده و صاف قرار گرفته، بگذارید. در اطراف محل قرارگرفتن این اجسامْ حفرهها و خمیدگیهایی در صفحهی لاستیکی به وجود میآید. و هرچقدر جرم اجسام بیشتر باشد، این خمیدگیها نیز عمیقتر و شعاع آنها بیشتر میشود. در دیدگاه اینشتین این خمیدگیها عامل ایجاد نیروی گرانشاند. وقتی سیارهای بهدور ستارهای میگردد، درواقع درحال سُرخوردن درون انحنایی است که ستارهی اصلی ایجاد کرده.
قبل از ادامهی داستان تذکر نکتهای مهم ضروری است. وقتی میگوییم اینشتین یا دیگران چنین نظریاتی را مطرح کردند باید به یاد داشته باشیم اینها نظراتی فلسفی و زاییدهی تخیل نیستند. آنها از دل تصورات صِرف بیرون نیامدهاند بلکه آن چیزی که نظریهی اینشتین یا هر نظریهی مشابهی را به نظریهای قابلاعتنا تبدیل میکند، بناشدن آن بر ریاضیاتی پیشرفته است. زمانی که اینشتین نظریات خود را مطرح میکرد بسیاری از جنبههای آن قابل آزمودن نبود، اما علت توجه جامعهی علمی به این دیدگاههای تازه این بود که بر اساس ساختار خوشتعریف و سازگاری از ریاضیات بنا شده بود و در کنار پیشبینیهایی که ارائه میداد میتوانست رفتارهای رصدشده در جهان – مانند کشیدگی مداری عطارد – را بهتر توضیح بدهد.
یکی از نخستین آزمونها دربارهی راستی نظریهی اینشتین با رصد معروفی صورت گرفت که ادینگتون و همکارانش از یک خورشیدگرفتگی انجام دادند و توانستند انحنای نور ستارهها را، هنگامیکه از کنار خورشید عبور میکنند در مقایسه با زمانی که در آسمان شب قرار دارند، رصد و تأیید کنند. چنین تغییرمکانی تنها زمانی معنیدار بود که خورشید ما فضازمان اطرافش را خمیده کرده و درنتیجه مسیر نور را تغییر داده باشد و باعث شود ما آن جسم را در امتداد متفاوتی رصد کنیم.
از دل نظریههای اینشتین، که روزبهروز شواهد بیشتری برای تأیید آن به دست میآمد، موجودات عجیبوغریبی سر برآوردند که تنها یکی از آنها سیاهچالههای شگفتانگیز بودند؛ اجرامی که بهسبب چگالی بالای خود فضازمان را چنان خم میکردند که هیچچیز، حتی پرتوهای نور، نمیتوانست از حفرهی ایجادشده بهدور آنها و از همسایگی نقطهی مرکزیشان، که تکینگی نامیده میشد، عبور کند.
@interstellar_page
قبل از ادامهی داستان تذکر نکتهای مهم ضروری است. وقتی میگوییم اینشتین یا دیگران چنین نظریاتی را مطرح کردند باید به یاد داشته باشیم اینها نظراتی فلسفی و زاییدهی تخیل نیستند. آنها از دل تصورات صِرف بیرون نیامدهاند بلکه آن چیزی که نظریهی اینشتین یا هر نظریهی مشابهی را به نظریهای قابلاعتنا تبدیل میکند، بناشدن آن بر ریاضیاتی پیشرفته است. زمانی که اینشتین نظریات خود را مطرح میکرد بسیاری از جنبههای آن قابل آزمودن نبود، اما علت توجه جامعهی علمی به این دیدگاههای تازه این بود که بر اساس ساختار خوشتعریف و سازگاری از ریاضیات بنا شده بود و در کنار پیشبینیهایی که ارائه میداد میتوانست رفتارهای رصدشده در جهان – مانند کشیدگی مداری عطارد – را بهتر توضیح بدهد.
یکی از نخستین آزمونها دربارهی راستی نظریهی اینشتین با رصد معروفی صورت گرفت که ادینگتون و همکارانش از یک خورشیدگرفتگی انجام دادند و توانستند انحنای نور ستارهها را، هنگامیکه از کنار خورشید عبور میکنند در مقایسه با زمانی که در آسمان شب قرار دارند، رصد و تأیید کنند. چنین تغییرمکانی تنها زمانی معنیدار بود که خورشید ما فضازمان اطرافش را خمیده کرده و درنتیجه مسیر نور را تغییر داده باشد و باعث شود ما آن جسم را در امتداد متفاوتی رصد کنیم.
از دل نظریههای اینشتین، که روزبهروز شواهد بیشتری برای تأیید آن به دست میآمد، موجودات عجیبوغریبی سر برآوردند که تنها یکی از آنها سیاهچالههای شگفتانگیز بودند؛ اجرامی که بهسبب چگالی بالای خود فضازمان را چنان خم میکردند که هیچچیز، حتی پرتوهای نور، نمیتوانست از حفرهی ایجادشده بهدور آنها و از همسایگی نقطهی مرکزیشان، که تکینگی نامیده میشد، عبور کند.
@interstellar_page
امواجی از جنس فضازمان
حال در چنین دنیایی میتوان انتظار رویدادهای متفاوتی را داشت. اگر فضازمان ما بافتاری یکپارچه است و اگر گرانشْ محصول خمیدگیِ ایجادشده در آن است، درنتیجه میتوان فرض کرد که این بافتارِ فشردهشدهْ از هم باز شود و حتی درون آن موجها یا لرزشهایی اتفاق بیفتد. این آشفتگیهای منظم همان چیزی است که به نام امواج گرانشی شناخته میشود.
تصور کنید دو جسم سنگین – واقعاً سنگین – در فضا شروع به گردش بهدور هم کنند. هریک از آنها در اطراف خود حفرههایی را در فضا ایجاد میکند و باعث خمیدگی آن میشود، اما این همه ماجرا نیست. وقتی این دو جسم در فاصلهای اندک در کنار هم و بهدور هم شروع به چرخش میکنند، با خود فضازمان اطرافشان را به حرکت درمیآورند و هریک گردابهای چرخانی را در فضازمان ایجاد میکنند. این گردابهها در ترکیب با همْ اختلالها و موجها یا پستیوبلندیهایی را در بافتار فضا و زمان شکل میدهند که بهصورت موجهایی در عالم ما سفر میکنند و با خود انرژی حمل میکنند. اگر میخواهید دوباره تصوری داشته باشید، به همان صفحهی لاستیکی برگردید و اینبار تصور کنید دو نفر دو سر این صفحه را گرفتهاند و بهطور مداوم آن را فشرده و باز میکنند (مثل زمانی که میخواهید خاک یک قالی را بگیرید؛ البته اگر هنوز برای خانهتکانی خودتان دستبهکار میشوید!). در این شرایط میبینید که موجهایی درون خود صفحهی لاستیکی ایجاد و در سطح آن منتقل میشوند.
@interstellar_page
حال در چنین دنیایی میتوان انتظار رویدادهای متفاوتی را داشت. اگر فضازمان ما بافتاری یکپارچه است و اگر گرانشْ محصول خمیدگیِ ایجادشده در آن است، درنتیجه میتوان فرض کرد که این بافتارِ فشردهشدهْ از هم باز شود و حتی درون آن موجها یا لرزشهایی اتفاق بیفتد. این آشفتگیهای منظم همان چیزی است که به نام امواج گرانشی شناخته میشود.
تصور کنید دو جسم سنگین – واقعاً سنگین – در فضا شروع به گردش بهدور هم کنند. هریک از آنها در اطراف خود حفرههایی را در فضا ایجاد میکند و باعث خمیدگی آن میشود، اما این همه ماجرا نیست. وقتی این دو جسم در فاصلهای اندک در کنار هم و بهدور هم شروع به چرخش میکنند، با خود فضازمان اطرافشان را به حرکت درمیآورند و هریک گردابهای چرخانی را در فضازمان ایجاد میکنند. این گردابهها در ترکیب با همْ اختلالها و موجها یا پستیوبلندیهایی را در بافتار فضا و زمان شکل میدهند که بهصورت موجهایی در عالم ما سفر میکنند و با خود انرژی حمل میکنند. اگر میخواهید دوباره تصوری داشته باشید، به همان صفحهی لاستیکی برگردید و اینبار تصور کنید دو نفر دو سر این صفحه را گرفتهاند و بهطور مداوم آن را فشرده و باز میکنند (مثل زمانی که میخواهید خاک یک قالی را بگیرید؛ البته اگر هنوز برای خانهتکانی خودتان دستبهکار میشوید!). در این شرایط میبینید که موجهایی درون خود صفحهی لاستیکی ایجاد و در سطح آن منتقل میشوند.
@interstellar_page
این امواج هرچقدر از منبع دور شوند شدتشان کاهش پیدا میکند اما اگر منبع تولیدکنندهی آنها بهاندازهی کافی قوی باشد، ممکن است تا فواصل بسیار دوردست نیز برسند و مانند امواجی که ۱۴ سپتامبر به آشکارساز لایگو رسیدند بتوانیم آنها را از روی زمین رصد کنیم.
ویژگی جذاب این امواج آن است که اینها امواجی نیستند که درون فضازمان منتقل شوند، بلکه خود فضازمان هستند که تاب برمیدارد. بدینترتیب وقتی به ناظری در فاصلهای دورتر میرسند، باعث میشوند این ناظر (مثلاً سیارهی ما) بهطور متناوب و متناسب با انرژیِ این امواج فشرده و سپس در راستای عمود بر آن کشیده شود.
دوباره آن صفحهی لاستیکی را در نظر بگیرید. اینبار روی آن دایرهای بکشید. حالا یکبار در راستای طول صفحه آن را از دو طرف بکشید. میبینید که دایرهی شما بهشکل بیضی درمیآید. اینبار در این راستا صفحه را به حالت اول برگردانید و در راستای عرضْ صفحه را از دو سو بکشید؛ میبینید دایرهی شما در راستای قطرِ عمود بر آن دچار کشیدگیْ و شبیه به بیضی شد.
عین این اتفاق برای زمین و هر چیزی که در مسیر امواج گرانشی باشد، ازجمله من و شما، میافتد. ما با هر گذر این امواج اندکی منقبض و منبسط میشویم.
@interstellar_page
ویژگی جذاب این امواج آن است که اینها امواجی نیستند که درون فضازمان منتقل شوند، بلکه خود فضازمان هستند که تاب برمیدارد. بدینترتیب وقتی به ناظری در فاصلهای دورتر میرسند، باعث میشوند این ناظر (مثلاً سیارهی ما) بهطور متناوب و متناسب با انرژیِ این امواج فشرده و سپس در راستای عمود بر آن کشیده شود.
دوباره آن صفحهی لاستیکی را در نظر بگیرید. اینبار روی آن دایرهای بکشید. حالا یکبار در راستای طول صفحه آن را از دو طرف بکشید. میبینید که دایرهی شما بهشکل بیضی درمیآید. اینبار در این راستا صفحه را به حالت اول برگردانید و در راستای عرضْ صفحه را از دو سو بکشید؛ میبینید دایرهی شما در راستای قطرِ عمود بر آن دچار کشیدگیْ و شبیه به بیضی شد.
عین این اتفاق برای زمین و هر چیزی که در مسیر امواج گرانشی باشد، ازجمله من و شما، میافتد. ما با هر گذر این امواج اندکی منقبض و منبسط میشویم.
@interstellar_page
شکهای نظریهپرداز و تلاشی یکقرنی برای کشف
اگر فکر میکنید این پدیده بهشدت غیرعادی و عجیب است، تنها نیستید. خود اینشتین هم در ابتدا دربارهی این امواج مطمئن نبود. در سال ۱۹۱۶، اینشتین به کارل شوارتزشیلد -که میتوان او را کاشف سیاهچالهها بهشمار آورد- گفته بود این امواج وجود ندارند. بعدتر نظرش را عوض کرد و گفت فکر میکند آنها واقعاً وجود داشته باشند. یکبار دیگر در سال ۱۹۳۶ به وجودشان مشکوک شد و البته دوباره نظرش را عوض کرد. از آن زمان تاکنون تلاشهای بسیاری برای پیداکردن راهی برای ثبت و تفکیک این امواج انجام شده است. امواجی که ممکن است در اثر بهدورهمگشتن دو ستارهی نوترونی یا ادغام دو سیاهچاله یا در اثر رویدادهای ابتدای عالم شکل گرفته و بهسوی ما حرکت کرده باشند.
@interstellar_page
اگر فکر میکنید این پدیده بهشدت غیرعادی و عجیب است، تنها نیستید. خود اینشتین هم در ابتدا دربارهی این امواج مطمئن نبود. در سال ۱۹۱۶، اینشتین به کارل شوارتزشیلد -که میتوان او را کاشف سیاهچالهها بهشمار آورد- گفته بود این امواج وجود ندارند. بعدتر نظرش را عوض کرد و گفت فکر میکند آنها واقعاً وجود داشته باشند. یکبار دیگر در سال ۱۹۳۶ به وجودشان مشکوک شد و البته دوباره نظرش را عوض کرد. از آن زمان تاکنون تلاشهای بسیاری برای پیداکردن راهی برای ثبت و تفکیک این امواج انجام شده است. امواجی که ممکن است در اثر بهدورهمگشتن دو ستارهی نوترونی یا ادغام دو سیاهچاله یا در اثر رویدادهای ابتدای عالم شکل گرفته و بهسوی ما حرکت کرده باشند.
@interstellar_page
در سال ۱۹۶۹، جوزف وبِر فیزیکدان دانشگاه مریلند اعلام کرد که توانسته امواج گرانشی را تفکیک کند، اما دانشمندان دیگر نتوانستند نتایج او را تکرار کنند. نزدیکترین شاهدی که تا قبل از آن از وجود این امواج به دست آورده بودیم به سال ۱۹۷۸ برمیگردد. در آن سال، دو ستارهشناس به نامهای جوزف تیلر و راسل هولس، که در آن زمان در دانشگاه ماساچوست در امهرست حضور داشتند، توانستند یک زوج ستارهی نوترونی را پیدا کنند. ستارههای نوترونی بازماندههای فوقالعاده چگال ستارههای پُرجرماند. این دو ستارهی نوترونی در مداری بهدور هم میچرخیدند و یکی از آنها تَپاَختری بود که بهطور منظم و متناوب پرتوهایی از تابشهای الکترومغناطیس را در فضا پراکنده میکرد. با اندازهگیری و رصد دقیق این دو ستاره، ستارهشناسان موفق شدند به این نتیجه برسند که این دو ستاره درحال ازدستدادن انرژی و نزدیکشدن به هماند و نکتهی مهم این بود که این آهنگ ازدستدادنِ انرژی، که در این منظومه رخ میداد، دقیقاً با پیشبینی مقدار انرژیای که در صورت تابش امواج گرانشیْ این دو باید از دست میدادند برابر بود. این بهترین شاهد ما از این امواج بود تا امروز که نتیجهی فعالیت دانشمندان پروژهی لایگو و همکاران علمی آنها در ژورنال فیزیکال ریویوو لِتِرز منتشر شد. مقالهای که نام هزار نفر در مقام نویسنده و مشارکتکننده در آن ثبت شده است.
حالا با اطمینان بیشتری میتوانیم بگوییم اینشتین درست پیشبینی کرده بود، اما خلاصهکردن این کشف به اینشتین کمی کملطفی به انبوه دانشمندانی است که در چنین طرح عظیمی مشارکت داشتهاند. این یافته حاصل یکی از همکاریهای عظیم در علم معاصر بوده و دروازههای جدیدی را به روی ما باز کرده است.
@interstellar_page
حالا با اطمینان بیشتری میتوانیم بگوییم اینشتین درست پیشبینی کرده بود، اما خلاصهکردن این کشف به اینشتین کمی کملطفی به انبوه دانشمندانی است که در چنین طرح عظیمی مشارکت داشتهاند. این یافته حاصل یکی از همکاریهای عظیم در علم معاصر بوده و دروازههای جدیدی را به روی ما باز کرده است.
@interstellar_page
سه پیشگام
در بین افرادی که در این کشف نقش داشتند سه نفر جایگاه ویژهای دارند . کیپ تورن، کیهانشناس برجستهی کلتِک (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) و متخصص امواج گرانشی و سیاهچالهها، که یکی از طراحان و پشتیبانهای لایگو بود و حدود بیست سال از عمر خود را صرف این پروژه کرد. نام کیپ تورن در یکی دو سال اخیر بهواسطهی مشارکتش در ساخت فیلم میانستارهای، به کارگردانی کریستوفر نولان، بیشتر بین مردم عادی شناخته شده است. نکتهی جالب اینکه در سناریوی داستان میانستارهای و در نسخهی اولیهی آنْ بخش مهمی به امواج گرانشی و طرح لایگو اختصاص داشت که بعدتر به علت فشردگی موضوعات از فیلم حذف شد. در این ایدهی اولیه، نخستین نشانهها از وجود کرمچاله در همسایگی ما را لایگو کشف میکند. داستان و توصیف کیپ تورن از مشارکتش در طرح لایگو و همچنین تأثیر امواج گرانشی در داستان فیلم میانستارهای و همچنین اندکی توضیح به زبان نسبتاً ساده دربارهی این امواج را میتوانید در کتاب او با عنوان «میانستارهای به روایت علم»، که به زبان فارسی نیز منتشر شده، مطالعه کنید. راینر وایس از MIT و رانلد درِوِر از مؤسسهی فناوری کالیفرنیا (کَلتِک) دو نفر دیگریاند که عمر خود را بر سر تأیید این پیشبینی اینشتین سپری کردند و امروز قطعاً برای آنها روزی فراموشنشدنی خواهد بود.
@interstellar_page
در بین افرادی که در این کشف نقش داشتند سه نفر جایگاه ویژهای دارند . کیپ تورن، کیهانشناس برجستهی کلتِک (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) و متخصص امواج گرانشی و سیاهچالهها، که یکی از طراحان و پشتیبانهای لایگو بود و حدود بیست سال از عمر خود را صرف این پروژه کرد. نام کیپ تورن در یکی دو سال اخیر بهواسطهی مشارکتش در ساخت فیلم میانستارهای، به کارگردانی کریستوفر نولان، بیشتر بین مردم عادی شناخته شده است. نکتهی جالب اینکه در سناریوی داستان میانستارهای و در نسخهی اولیهی آنْ بخش مهمی به امواج گرانشی و طرح لایگو اختصاص داشت که بعدتر به علت فشردگی موضوعات از فیلم حذف شد. در این ایدهی اولیه، نخستین نشانهها از وجود کرمچاله در همسایگی ما را لایگو کشف میکند. داستان و توصیف کیپ تورن از مشارکتش در طرح لایگو و همچنین تأثیر امواج گرانشی در داستان فیلم میانستارهای و همچنین اندکی توضیح به زبان نسبتاً ساده دربارهی این امواج را میتوانید در کتاب او با عنوان «میانستارهای به روایت علم»، که به زبان فارسی نیز منتشر شده، مطالعه کنید. راینر وایس از MIT و رانلد درِوِر از مؤسسهی فناوری کالیفرنیا (کَلتِک) دو نفر دیگریاند که عمر خود را بر سر تأیید این پیشبینی اینشتین سپری کردند و امروز قطعاً برای آنها روزی فراموشنشدنی خواهد بود.
@interstellar_page
چپ به راست: کیپ ثورن، فرانس کوردوا، رینر وایس، گابریلا گنزالس
@interstellar_page
@interstellar_page
اما برای تفکیک چنین امواجیْ ابزاری ویژه نیاز بود و مانند هر پروژهی علمی دیگری، که قرار باشد تا این حد به ماهیت طبیعت نفوذ کند، چنین آزمایشگاهی نه ارزان بود و نه ساده.
درواقع بیش از ۴۰ سال تلاش لازم بود و دستکم بودجهای معادل ۱٫۱ میلیارد دلار که این طرح به نتیجه برسد. داستان ساخت لایگو به سال ۱۹۷۵ و ملاقات تورن و وایس در واشنگتن برمیگردد. از آن زمان، راهی طولانی طی شد تا اینکه نسخهی ابتدایی لایگو در سال ۲۰۰۰ آغاز به کار کرد و ۱۰ سالی به فعالیت خود ادامه داد. درواقع هدف این مرحله از طرح لایگو بهدامانداختن امواج گرانشی نبود، بلکه ساختن مدلی کوچکتر از آشکارساز بود که ثابت کند میتوان این کار را انجام داد. در پنج سال گذشته و وقتی معلوم شد فناوری ما به حدی رسیده که این ابزار را در مقیاس اصلی بسازیم و بتوانیم نشانههای امواج گرانشی را به دام بیندازیم، کارِ بهروزرسانی این تجهیزات آغاز شد و پنج سال به طول انجامید.
@interstellar_page
درواقع بیش از ۴۰ سال تلاش لازم بود و دستکم بودجهای معادل ۱٫۱ میلیارد دلار که این طرح به نتیجه برسد. داستان ساخت لایگو به سال ۱۹۷۵ و ملاقات تورن و وایس در واشنگتن برمیگردد. از آن زمان، راهی طولانی طی شد تا اینکه نسخهی ابتدایی لایگو در سال ۲۰۰۰ آغاز به کار کرد و ۱۰ سالی به فعالیت خود ادامه داد. درواقع هدف این مرحله از طرح لایگو بهدامانداختن امواج گرانشی نبود، بلکه ساختن مدلی کوچکتر از آشکارساز بود که ثابت کند میتوان این کار را انجام داد. در پنج سال گذشته و وقتی معلوم شد فناوری ما به حدی رسیده که این ابزار را در مقیاس اصلی بسازیم و بتوانیم نشانههای امواج گرانشی را به دام بیندازیم، کارِ بهروزرسانی این تجهیزات آغاز شد و پنج سال به طول انجامید.
@interstellar_page
لایگو (LIGO)
لایگو درواقع از دو دریافتکنندهی مستقل تشکیل شده است. هریک از این آنتنها ساختاری L-شکل دارند و از دو تونل عمودبرهم شکل گرفتهاند که طول هریک از بازوها حدود ۴ کیلومتر است. درون هریک از این بازوها لولههای اصلی ابزار قرار دارد که داخل آنْ یکی از بهترین خلأهای قابلدستیابی روی زمین برقرار است؛ دو لوله بهطول ۴ کیلومتر که درون خود چیزی جز بافتار فضازمان ندارند. در انتهای هر تونلْ آینههای تفکیکگر با کمک بستها و رشتههای شیشهای معلق شدهاند و هریک از آنها پرتو لیزری را، که درون این تونل جریان دارد، بازتاب میدهد.
@interstellar_page
لایگو درواقع از دو دریافتکنندهی مستقل تشکیل شده است. هریک از این آنتنها ساختاری L-شکل دارند و از دو تونل عمودبرهم شکل گرفتهاند که طول هریک از بازوها حدود ۴ کیلومتر است. درون هریک از این بازوها لولههای اصلی ابزار قرار دارد که داخل آنْ یکی از بهترین خلأهای قابلدستیابی روی زمین برقرار است؛ دو لوله بهطول ۴ کیلومتر که درون خود چیزی جز بافتار فضازمان ندارند. در انتهای هر تونلْ آینههای تفکیکگر با کمک بستها و رشتههای شیشهای معلق شدهاند و هریک از آنها پرتو لیزری را، که درون این تونل جریان دارد، بازتاب میدهد.
@interstellar_page