موج گرانشی (Gravitational Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج گرانشی (Gravitational Wave) :
موج گرانشی (Gravitational Wave) یکی از شگفت انگیزترین و مهم ترین پیش بینی های نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین (۱۹۱۶) است. بر اساس این نظریه، گرانش نتیجه خمیدگی فضا-زمان توسط جرم و انرژی است. وقتی اجرام بسیار پرجرم (مانند سیاهچاله ها یا ستاره های نوترونی) شتاب می گیرند (مثلا به دور یکدیگر می چرخند)، باعث ایجاد امواجی در بافت خود فضا-زمان می شوند، درست مانند سنگی که در آب آرام انداخته شود. این امواج با سرعت نور منتشر می شوند و با عبور از هر نقطه، فاصله بین دو جسم را به میزان بسیار ناچیزی (بسیار کوچکتر از اندازه یک اتم) تغییر می دهند. به دلیل این تغییرات بسیار کوچک، آشکارسازی مستقیم آنها بیش از ۱۰۰ سال پس از پیش بینی شان ممکن نشد.
تولید امواج گرانشی: امواج گرانشی توسط هر جرم شتاب داری تولید می شوند، اما امواج قابل تشخیص تنها توسط پرجرم ترین و پرانرژی ترین رویدادهای کیهانی تولید می شوند. مهم ترین منابع عبارتند از: 1. سیاهچاله های دوتایی (Binary Black Holes): دو سیاهچاله که به دور یکدیگر می چرخند و در نهایت با هم ادغام می شوند. این قوی ترین منبع امواج گرانشی است. 2. ستاره های نوترونی دوتایی (Binary Neutron Stars): مشابه سیاهچاله ها، اما با جرم کمتر. ادغام آنها علاوه بر امواج گرانشی، نور (سیگنال های الکترومغناطیسی) نیز تولید می کند (رویدادهای چندپیام رسانی - Multi-messenger). 3. ابرنواخترها (Supernovae): انفجار ستارگان بسیار پرجرم می تواند امواج گرانشی تولید کند، هرچند پیش بینی قدرت آنها دشوار است. 4. تپ اخترها (Pulsars): ستاره های نوترونی در حال چرخش که اگر کاملا متقارن نباشند، امواج گرانشی ضعیفی تولید می کنند. 5. پس زمینه کیهانی امواج گرانشی (Cosmic Gravitational Wave Background): تابش ضعیف و پراکنده ای که از آغاز کیهان (مهبانگ) به جا مانده است (مشابه پس زمینه کیهانی مایکروویو).
آشکارسازی امواج گرانشی: آشکارسازی مستقیم امواج گرانشی برای اولین بار در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ توسط رصدخانه لایگو (LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) انجام شد. لایگو از تداخل سنج های لیزری بسیار بزرگی (با بازوهای ۴ کیلومتری) استفاده می کند. عبور یک موج گرانشی باعث تغییر بسیار کوچک در طول بازوها می شود (در حد
\[ 10^{-18} \]متر) که با تداخل سنجی قابل اندازه گیری است. این کشف جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۷ را برای راینر وایس، بری شریش و کیپ تورن به ارمغان آورد. پس از لایگو، رصدخانه ویرگو (Virgo) در ایتالیا و بعدا کاگرا (KAGRA) در ژاپن نیز به این شبکه رصدی پیوستند.
اهمیت امواج گرانشی: 1. آزمون نسبیت عام: مشاهدات امواج گرانشی تاکنون با دقت بسیار بالایی با پیش بینی های نسبیت عام مطابقت داشته است. 2. پنجره رصدی جدید: امواج گرانشی به ما امکان می دهند جهان را به روشی کاملا جدید ببینیم و اجرام و پدیده هایی را که با نور قابل مشاهده نیستند (مانند سیاهچاله ها) مطالعه کنیم. 3. کیهان شناسی: با مطالعه امواج گرانشی از آغاز کیهان، می توان به اطلاعاتی درباره لحظات اولیه پس از مهبانگ دست یافت. 4. ستاره شناسی چندپیام رسانی (Multi-messenger Astronomy): مشاهده همزمان امواج گرانشی و نور (و نوترینو) از یک رویداد (مانند ادغام ستاره های نوترونی در سال ۲۰۱۷) اطلاعات بی نظیری درباره این پدیده ها فراهم می کند.
آینده: نسل جدیدی از رصدخانه های زمینی (مثل تلسکوپ اینشتین) و فضایی (مثل لیسا - LISA) در حال طراحی هستند که حساسیت بسیار بالاتری خواهند داشت و قادر به کشف منابع ضعیف تر و دورتر خواهند بود.
