بیگ بنگ: نتایج یک مطالعه جدید در رصدخانه امواج گرانشی نانوهرتز در آمریکای شمالی (NANOGrav) نشان داده است که امکان تشخیص امواج گرانشی با فرکانس پایین با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی فعلی وجود دارد.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، امواج گرانشی چندی پیش با استفاده از تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی موسوم به لیگو (LIGO) و از روی شواهد مربوط به ادغام دو سیاهچاله که هر کدام حدود 30 برابر جرم خورشید وزن داشتند، برای اولین بار شناسایی شدند. امواج گرانشی دامنه وسیعی از فرکانس‌ها را در بر می‌گیرند که شناسایی هر یک به تکنولوژی متفاوتی نیاز دارد. استفان تیلور، نویسنده این پژوهش می‌گوید: « در صورتی که بتوانیم شمار زیادی از تپ اخترهای منتشر شده در آسمان را پایش کنیم، قادر به تشخیص این نوع سیگنال‌های گرانشی خواهیم بود.»

تیلور و همکارانش در آزمایشگاه پیش‌رانش جت موسوم به JPL و موسسه تکنولوژی کالیفرنیا در پاسادنا بهترین راه برای استفاده از تپ اخترها و تشخیص سیگنال‌های امواج گرانشی با فرکانس پایین را مورد مطالعه قرار داده‌اند. تپ اخترها، ستاره‌های نوترونی فوق مغناطیسی هستند آنها هسته‌های دواری هستند که بعد از این که ستاره‌ها به صورت یک ابرنواختر منفجر می‌شوند بر جای باقی می‌مانند.

بر اساس نظریه نسبیت اینشتین امواج گرانشی از شتاب گرفتن اجسام بسیار حجیم ناشی می‌شوند. امواج گرانشی نانوهرتز از جفت سیاهچاله‌های فوق حجیم که به صورت گرد در حال چرخش هستند منتشر می‌شوند. جرم هر یک از این سیاهچاله‌ها میلیون‌ها یا میلیاردها بار بزرگتر از جرم سیاهچاله‌هایی‌ است که توسط LIGO تشخیص داده شده‌اند. این سیاهچاله‌ها هر کدام در مرکز کهکشان‌های مجزا شکل می‌گیرند، سپس به آهستگی به سمت هم حرکت کرده و به یکدیگر نزدیک و نهایتا در هم ادغام می‌شوند تا یک سیاهچاله بسیار بزرگ تشکیل دهند.

مادامی که سیاهچاله‌ها گرد یکدیگر در حال چرخش‌ هستند، اجسام فضایی را به سمت خود می‌کشند و یک سیگنال ضعیف تولید می‌کنند که در تمام جهات منتشر می‌شود. این فرایند شبیه به لرزیدن در یک شبکه از تارهای عنکبوت است. وقتی این لرزش از زمین عبور می‌کند، سیاره ما را به میزان بسیار اندکی می‌لرزاند و باعث می‌شود که با توجه به دوری پولسارها اندکی منحرف شود. امواج گرانشی که توسط سیاهچاله‌های فوق حجیم دوگانه شکل می‌گیرند، بعد از ماه‌ها یا سال‌ها به زمین می‌رسند و لذا شناسایی آن‌ها به سال‌ها مشاهده نیاز دارد.

محققان می‌گویند ادغام کهکشان‌ها امری معمول است و سیاهچاله‌های زیادی در کهکشان‌ها وجود دارند که با هم یکی شده و لازم است که تشخیص داده شوند. تپ اخترها به ما امکان می‌دهند که این اجسام حجیم را در زمانی که به آرامی می‌چرخند و به هم نزدیک می‌شوند، تشخیص دهیم. وقتی این سیاهچاله‌های بسیار بزرگ به یکدیگر خیلی نزدیک شوند، امواج گرانشی بسیار کوتاه‌تر از آن هستند که با استفاده از تپ اخترها شناسایی شوند. تداخل‌سنج‌های لیزری فضایی همچون eLISA که از سوی آژانس فضایی اروپا و با همکاری ناسا راه‌اندازی شده می‌توانند در این دامنه فرکانسی وارد عمل شده و علائم مربوط به ادغام سیاهچاله‌های فوق حجیم را تشخیص دهند.

تیلور می‌گوید: امواج گرانشی در هر لحظه در اطراف زمین حرکت می‌کنند. با تعیین تعداد تپ اخترهایی که در NANOGrav مشاهده می‌شوند، می‌توان انتظار داشت که در طول دهه‌های آینده، شواهد روشن و متقاعدکننده‌ای از امواج گرانشی کم‌فرکانس داشته باشیم. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله ” Astrophysical Journal Letters ” منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: jpl.nasa.gov