ویاتک | اخبار حوزه دانش، فناوری و تکنولوژی به همراه مطالب علمی جذاب

آیا امواج گرانشی می‌توانند باعث رانده شدن سیاه‌چاله‌ها از کهکشان مادر شوند؟

+
two blackholes

سیاه‌چاله‌ها قدرت‌مندترین نیروی گرانشی در جهان را دارند، پس چه چیزی باعث می‌شود که آن‌ها از کهکشان مادر خود به بیرون رانده شوند؟ پژوهش‌گران دانشگاه کمبریج روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند دلیل پدیده “بیرون رانده شدن سیاه‌چاله‌ها” را توضیح دهد. پژوهش‌گران روشی نوین را برای کشف و اندازه‌گیری یکی از قوی‌ترین و پر رمز و رازترین پدیده‌ها در جهان، یعنی رانده شدن (به بیرون پرت شدن) یک سیاه‌چاله از کهکشان مادر خود با سرعتی بیش از ۵۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه را توسعه داده‌اند که به احتمال زیاد می‌تواند دلیل این پدیده را توضیح دهد.

این روش نوین که توسط پژوهش‌گران دانشگاه کمبریج توسعه یافته، می‌تواند سیاه‌چاله‌های رانده شده از کهکشان مادر را کشف کند. این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که دو سیاه‌چاله بسیار بزرگ به هم نزدیک شده و شروع به چرخش به دور یک‌دیگر می‌کنند، این دو سیاه‌چاله حین چرخش به یک‌دیگر برخورد کرده و نیروی عظیمی را آزاد می‌کنند. این دو سیاه‌چاله پس از مدتی با یک‌دیگر ترکیب می‌شوند اما از آن‌جایی که نیروی آزاد شده پیش از ادغام دو سیاه‌چاله نوعی نیروی رانشی است، تاثیر خود را بر روی سیاه‌چاله جدید می‌گذارد و باعث می‌شود که سیاه‌چاله با سرعت بسیار زیادی از کهکشان مادر خود به طور کامل رانده شده و به بیرون و فضای بین کهکشانی پرتاب شود. نتایج تحقیقات این پژوهش‌گران در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

در ماه فوریه سال جاری میلادی دانشمندان رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری، لایگو (LIGO) ، برای اولین بار در تاریخ بشریت موفق شدند که امواج گرانشی را بیابند. با این کشف بسیار بزرگ آن‌ها بخش مهم یکی از مهم‌ترین نظریه‌های تاریخ (نظریه نسبیت عام اینشتین) را اثبات کردند. این امواج گرانشی که بافت فضا-زمان را تغییر می‌دهند وقتی به وجود می‌آیند که دو سیاه‌چاله پیش از آن‌که با یک‌دیگر ترکیب شوند و انفجاری عظیم را به وجود آورند ابتدا با سرعت بسیار زیادی (چندین بار در ثانیه) به دور یک‌دیگر می‌گردند. این کشف بسیار مهم، عصری جدید را در علم ستاره‌شناسی آغاز کرد. هرچه که حسگرهای لایگو بهبود می‌یابند، امواج گرانشی بیشتری توسط دانشمندان کشف می‌شوند و در همین ماه ژوئن بود که دومین موج گرانشی نیز کشف شد.

وقتی که دو سیاه‌چاله به دور یک‌دیگر شروع به چرخش می‌کنند، امواج گرانشی بسیار نامتقارنی را به وجود می‌آورند و این امواج باعث می‌شوند که در مسیر انتشار، نوعی تکانه خطی به وجود آید. پس از آن‌که دو سیاه‌چاله با یک‌دیگر ادغام شدند، آن تکانه خطی تاثیر خود را می‌گذارد و باعث پرتاب شدن سیاه‌چاله می‌شود، مانند تکان اسلحه پس از شلیک گلوله که به اصطلاح لگد زدن اسلحه نامیده می‌شود. وقتی که دو سیاه‌چاله به دور یک‌دیگر چرخش نمی‌کنند، سرعت پرتاب شدن آن‌ها در حدود ۱۷۰ کیلومتر بر ثانیه است اما اگر این دو سیاه‌چاله به دور یک‌دیگر شروع به گردش کنند، سرعت پرتاب شدن آن‌ها به ۵۰۰۰ کیلومتر بر ساعت نیز می‌رسد. با این سرعت، سیاه‌چاله‌ها می‌توانند خیلی راحت از سنگین‌ترین و بزرگ‌ترین کهکشان‌ها نیز خارج شده و به فضای بین کهکشانی منتقل شوند.

پژوهش‌گران دانشگاه کمبریج با استفاده از اثر دوپلر توانسته‌اند روشی را برای کشف رانده شدن سیاه‌چاله‌ها از کهکشان مادر که در اثر امواج گرانشی رخ می‌دهد را توسعه دهند. برای درک بهتر اثر دوپلر فرض کنید یک خودرو با سرعت به طرف ما در حال حركت باشد، به علت حركت چشمه صوت، يک تغيير بسامد در موج ارسالی از صدای این خودرو ايجاد می‌شود، به نحوی كه هر چه خودرو به ما نزديک‌تر شود، صدای آن زيرتر (بسامد بيشتر و طول موج كوتاه‌تر) می‌شود و زمانی كه خودرو از كنار ما می‌گذرد و دور می‌شود صدای آن كه به گوش ما می‌رسد، بم‌تر (بسامد كمتر و طول موج بلندتر) می‌شود. این پدیده معمولاً در مورد صوت کاربرد دارد اما می‌توان از آن در ستاره‌شناسی نیز استفاده کرد. امواج الکترومغناطیسی که از سوی اجرام فضایی ساطع می‌شوند، از اثر دوپلر پیروی می‌کنند. به عنوان مثال اگر اجرام در حال نزدیک و یا دور شدن از زمین باشند، بسامد نور دريافتی از آن‌ها توسط ناظر زمینی تغيير می‌كند، اگر اجرام در حال دور شدن از زمین باشند، نور دريافتی توسط ناظر زمینی به سمت قرمز جابه‌جا می‌شود و اگر اجرام در حال نزديک شدن به زمین باشند، بسامد نور دريافتی توسط ناظر زمینی به سمت آبی جابه‌جا می‌شود. همین اتفاق برای سیاه‌چاله‌ها نیز رخ می‌دهد؛ اگر امواج گرانشی سیاه‌چاله از دید ناظر زمینی به رنگ آبی دیده شوند، این نشان دهنده نزدیک شدن (پرت شدن) سیاه‌چاله به سمت زمین است اما اگر امواج گرانشی به رنگ قرمز دیده شوند، یعنی سیاه‌چاله از زمین دور (پرت) می‌شود.

داویدِ جِروسا، دانشجوی دکترا از گروه فیزیک نظری و ریاضیات کاربردی دانشگاه کمبریج در این خصوص گفت:

davide gerosa

اگر ما بتوانیم یک انتقال دوپلر (تغییری که در بسامد به علت اثر دوپلر به وجود می‌آید) را در امواج گرانشی ناشی از دو سیاه‌چاله را کشف کنیم، در واقع فرآیند رانده و یا پرت شدن سیاه‌چاله را کشف کرده‌ایم و اگر ما فرآیند رانده شدن سیاه‌چاله را کشف کنیم، در واقع ناظری مستقیم بر امواج گرانشی را کشف کرده‌ایم. ناظری که به ما می‌گوید امواج گرانشی تنها حامل انرژی نیستند بلکه می‌توانند باعث به وجود آمدن تکانه خطی نیز بشوند.

طبق گفته پژوهش‌گران، تشخیص این اثر گریزان به مشاهده و آزمایش امواج گرانشی آن هم با دقتی بسیار بالا نیاز دارد. فرآیند رانده شدن یک سیاه‌چاله را نمی‌توان با استفاده از فناوری‌های فعلی تشخیص داد، یعنی دستگاه‌های آشکارساز امواج گرانشی که در لایگو هستند نیز نمی‌توانند پاسخ‌گوی این آزمایش گسترده باشند. اما این پژوهش‌گران می‌گویند که آژانس فضایی اروپا در حال ساخت یک آشکارساز امواج گرانشی است که قرار است آن را در فضا قرار دهد. این آشکارساز امواج گرانشی که eLISA نام دارد، در سال ۲۰۳۴ به فضا پرتاب خواهد شد و آن‌قدری قوی هست که بتواند چندین سیاه‌چاله گریزان را هم‌زمان تشخیص دهد.

محققانی که این آشکارساز را توسعه داده‌اند، می‌گویند این آشکارساز برای یافتن سیاه‌چاله‌های رانده شده بسیار مناسب است. این آشکارساز می‌تواند سیاه‌چاله‌هایی که با سرعت ۵۰۰ کیلومتر بر ثانیه و یا بیش از ۴۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه در حال رانده شدن هستند را کشف کرده و جزئیات آن‌ها را تشخیص دهد. اندازه‌گیری میزان رانده (پرتاب) شدن این سیاه‌چاله‌ها به دانشمندان کمک می‌کند که جزئیات بیشتری را در خصوص چرخش سیاه‌چاله‌ها به دست آورند. همچنین می‌توان به کمک این آزمایشات، میزان حرکت تکانه‌ای که امواج گرانشی با خود به همراه می‌آورند را نیز اندازه گرفت. این کار باعث می‌شود که فرصت‌های جدیدی در جهت آزمایش نظریه نسبیت عام اینشتین به وجود بیایند.

کریستوفر مور، دانشجوی دکترای دانشگاه کمبریج و یکی از افرادی که کشف امواج گرانشی را در اوایل سال جاری اعلام کرد می‌گوید:

christofer moore

وقتی که کشف امواج گرانشی را رسماً اعلام کردیم، عصری جدید در علم ستاره‌شناسی به وجود آمد. اکنون ما می‌توانیم لحظه ادغام دو سیاه‌چاله را مشاهده کنیم. ما اکنون به جای یک روش، دو روش را برای کشف سیاه‌چاله‌ها در اختیار داریم و این بسیار شگفت‌انگیز است زیرا چند ماه قبل اصلاً نمی‌توانستیم این حرف را بزنیم. در آینده و با پرتاب آشکارسازهای امواج گرانشی به فضا، ما قادر خواهیم بود که به جای مشاهده امواج گرانشی در مقیاس ستاره‌ای، به امواجی در مقیاس کهکشانی نگاه کنیم.

نظر شما در خصوص گفته‌های بالا چیست؟ آیا دانشمندان سرانجام می‌توانند از تمام رازهای امواج گرانشی پرده بردارند؟

منبع:

واکنش شما:
like
0
love
0
haha
0
wow
0
sad
0
angry
0

دیدگاه ها

0 دیدگاه

avatar

wpDiscuz

© تمامی حقوق برای وبسایت ویاتک محفوظ است. نقل مطالب سايت تنها با ذکر و لینک به منبع مجاز است.