موج گرانشی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

در فیزیک، موج گرانشی موجی است که توسط میدان گرانشی تولید می‌شود.[۱] وجود این نوع از امواج توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ از طریق نظریهٔ نسبیت عام به طور نظری پیش‌بینی شد،[۲] و صدسال بعد، در سال ۲۰۱۶ به کمک تأسیسات لایگو به طور تجربی مشاهده گردید[۳]. موج گرانشی به طور نظری انرژی تابش گرانشی را منتقل می‌کند. منابع موج‌های گرانشی قابل آشکارسازی شامل سیستم‌های ستاره دوتایی است که یکی از اعضای آن کوتوله سفید، ستاره نوترونی یا سیاه‌چاله باشد. وجود موج گرانشی یکی از عوارض ناوردایی لورنتز در نسبیت عام است. همچنین این باعث می‌شود که سرعت برهمکنش‌های گرانشی محدود باشد اما در فیزیک کلاسیک اینگونه نیست. ردیابی امواج گرانشی در واقع دو نظریهٔ مهم فیزیک و کیهان شناسی را ثابت کرده‌است، فرضیهٔ نسبیت عام انشتین که حدود صد سال پیش (۱۹۱۶) ارائه شد و نظریهٔ دیگری به نام نظریهٔ تورم کیهانی که در دههٔ هشتاد میلادی مطرح شد. امواج گرانشی چین‌های ریزی در تارو پود هستی هستند، مثل امواجی که اقیانوس را درمی‌نوردند، این امواج گرانشی «ازلی» انرژی را در کیهان جابجا می‌کنند. این امواج از ۳۸۰ هزار سال پس از مهبانگ در پس‌زمینه کیهان در ترنم بوده‌اند، اما در طول این زمان طولانی از پلاسمایی بسیار داغ به امواجی بسیار سرد (سه درجه بالای صفر مطلق یعنی حدود منفی ۲۷۰ درجه) سرد و ضعیف شده‌اند. این امواج کاملاً همگون نیستند و مثل نور در همکنشی با الکترون‌ها و اتم‌ها پلاریزه (قطبی) می‌شوند.

موج گرانشی به زبان ساده[ویرایش]

در فیزیک مدرن بعد چهارم بصورت فضا-زمان تعریف می‌شود. انشتین دریافت که نمی‌توان این دو مفهوم را از هم جدا کرد و در تئوری نسبیت، فضا-زمان بعد چهارم را تشکیل می‌دهد. گرانش یا جاذبه در این تئوری انحنایی در فضا-زمان است. این انحنا را جرم ایجاد می‌کند. هر چه جرم جسمی بیشتر باشد انحنای بزرگتری در فضا-زمان ایجاد می‌کند. این انحنا در واقع موقعیت جسم را مشخص می‌کند. وقتی جسمی حرکت می‌کند، انحنایی که در فضا-زمان ایجاد می‌کند هم حرکت می‌کند.

برای اینکه این موضوع روشن شود، یک صفحهٔ پلاستیکی منعطف را در نظر بگیرید. اگر یک توپ تنیس را روی این صفحه بغلتانید روی خط مستقیم حرکت خواهد کرد چون جرم زیادی ندارد. اما اگر یک توپ بسکتبال را روی آن بغلتانید روی خط صاف حرکت نخواهد کرد چون جرم زیاد آن باعث فرو رفتگی در صفحهٔ لاستیکی خواهد شد.

رویدادهای عظیم کیهانی مثل انفجار ابرنواخترها که انرژی‌های عظیم با سرعت نور حرکت می‌کنند موج گرانشی تولید می‌کنند. وقتی که آب را در حوض به هم بزنید موج‌های کوچکی ایجاد می‌شود. این موج‌ها را می‌توان به مثابه موج گرانشی در نظر گرفت.

اثبات وجود موج گرانشی[ویرایش]

در ۱۷ مارس ۲۰۱۴ دانشمندان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیت‌سونین وجود موج گرانشی را (به‌طور غیرمسقیم) ثابت کردند. جان کواچ، رئیس گروه پژوهشی این مرکز، در بیانیه‌ای اعلام کرد "ردیابی این علائم مهمترین هدف اخترشناسی مدرن بوده‌است. این شواهد را تلسکوپی به نام "کلیک بایسپ" که در قطب جنوب نصب شده ثبت کرده‌است. این تلسکوپ امواج مایکروویو فضا را برای ثبت انرژی انفجار بزرگ پایش می‌کند. "[۴]

در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ پژوهشگران در LIGO موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی برای نخستین بار شدند.[۵] موج مشاهده شده ناشی از ترکیب دو سیاه‌چاله با جرم‌های تقریبی ۳۶ و ۲۹ برابر جرم خورشید، و در فاصلهٔ تقریبی ۴۱۰ مگاپارسک (حدود ۳٫۱ میلیارد سال نوری) از زمین بود.[۶] موج گرانشی ناشی از تبدیل جرمی معادل با سه برابر جرم خورشید به انرژی در هنگام ترکیب دو سیاه‌چاله با یکدیگر بود. این اولین مشاهده از ترکیب دو سپاه‌چاله با یگدیگر نیز به حساب می‌آید.

این کشف که یکی از مهمترین کشفیات اخترشناسی و فیزیک ارزیابی می‌شود به دانشمندان امکان می‌دهد که برای نخستین بار پژواک انفجار بزرگ (بیگ بنگ)، یعنی لحظه‌ای که کیهان از نیستی به هستی آمد را پس از ۱۳٫۸۲ میلیارد (۱۳٬۸۲۰ میلیون) سال بشنوند. این امواج کاملاً همگون نیستند و مثل نور در همکنشی با الکترون‌ها و اتم‌ها پلاریزه (قطبی) می‌شوند. دانشمندان با مدل‌سازی کامپیوتری یک الگوی موجدار را پیش‌بینی کرده‌بودند و آنچه اکنون یافت شده این مدل را تأیید می‌کند. علاوه بر این اخترشناسان متوجه شدند این امواج قویتر از آن چیزی هستند که قبلاً تصور می‌شد. دانشمندان فکر می‌کنند که این کشف قفل راز آفرینش را باز خواهد کرد و توضیح خواهد داد که انفجاری با این عظمت چگونه چنین انبساطی ایجاد کرده و جهانی یکپارچه را در ده به توان منفی ۳۴ ثانیه (صفر ممیز سی و سه صفر، یک) پس از بیگ‌بنگ شکل داده‌است.

منابع[ویرایش]

  1. Oxford Dictionary of Physics. OUP, 2009. ISBN ‎978-0-19-923399-1. 
  2. http://www.dpf99.library.ucla.edu/session14/barish1412.pdf The Detection of Gravitational Waves using LIGO, B. Barish
  3. «Gravitational Waves Are the Ringing of Spacetime». American Physical Society، February 11 2016. بایگانی‌شده از نسخهٔ اصلی در February 11 2016. 
  4. موج گرانشی، پژواک انفجار بزرگ ثابت شد بی‌بی‌سی فارسی
  5. «Gravitational Waves Are the Ringing of Spacetime». American Physical Society، February 11 2016. بایگانی‌شده از نسخهٔ اصلی در February 11 2016. 
  6. «Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger». American Physical Society. بایگانی‌شده از نسخهٔ اصلی در February 11 2016. 

Wikipedia contributors, "Gravitational wave," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gravitational_wave&oldid=494815056 (accessed June 2, 2012).

پیوند به بیرون[ویرایش]