ركوب موجات الجاذبية ومسح السماء

من طرف محمد الزمان الجمعة أبريل 29, 2016 3:10 pm

شباب الباحثين مستعدون لركوب موجة الجاذبية

اكتشاف تموُّجات صغيرة في نسيج الزمان والمكان يأذن بحقبة جديدة في الفيزياء.

ألكسندرا ويتز

1-4-2016

تطمح عالمة الفيزياء الفلكية مانسي كاسليوال إلى استخدام إشارات موجات الجاذبية في دراسة النجوم النيوترونية المتصادمة.

لقد فتح الكشف المباشر الأول من نوعه لموجات الجاذبية فتحًا جديدًا في علمي الفيزياء والفلك،

كَلَّل جهود كتيبة من شباب الباحثين الذين راهنوا على إيجاد دليل على ظاهرة طالما حيَّرت العلماء بالتوفيق.

منذ عقود مضت، تعهَّد مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية «ليجو» LIGO ـ الذي وُضع له تصور في سبعينات القرن العشرين، وشُيِّد في تسعيناته ـ بالتوصل إلى نتائج، وها قد توصَّل أخيرًا إلى نتائج، أعلنها في 11 فبراير الماضي، عندما أفاد فريق الباحثين في المشروع بأنهم رأوا إشارات لتموُّجات في نسيج الزمان والمكان، تُعرف باسم موجات الجاذبية.

تستطيع تلك الملاحظات أن تعيد تشكيل تصوُّرنا للبيئات التي بها جاذبية عالية، مثل مناطق تصادم الثقوب السوداء، وانفجار النجوم، واللحظات الأولى لنشأة الكون.

تقول سامايا نيسانكا، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة رادبود في نايميخن بهولندا: «إن الشيء المثير الذي غيَّر مجريات الأمور بالنسبة لي هو أن لدينا بيانات فعلية، وسنستطيع أخيرًا اختبار نظريتنا».

تطمح نيسانكا ـ من أعضاء كتيبة الباحثين الأوائل في مجال فيزياء الجاذبية ـ إلى الاستعانة بالبيانات التي جمعها «ليجو» والمراصد المشابهة. وتضيف قائلة: «أنْ يكون لديك مثل هذا المسبار الفريد من نوعه في منطقة بها أقصى درجات الجاذبية، وعند طرف التواء نسيج الزمان والمكان؛ فالأمر ـ بلا شك ـ سيستحوذ على تفكيرك».

استغرقت المرحلة الأولى من مرصد «ليجو» سنوات، بدون اكتشاف أي موجات جاذبية، لكن بعد إجراء تحسينات هائلة عليه في سبتمبر من العام الماضي؛ سرعان ما التقط إشارة؛ مما عزَّز الاعتقاد بأنه سيلتقط موجات عديدة في المستقبَل. ويأمل علماء الفيزياء في ظهور رؤى جديدة مع كل اكتشاف جديد.

تقول لاورا كادوناتي، عالمة الفيزياء في معهد جورجيا للتقنية بأتلانتا، والمشرفة على تحليل البيانات التي يوردها مرصد «ليجو»: «حقيقةُ أننا توصلنا إلى مِثْل هذه النتائج، تعطينا دفعةً حقيقيةً إلى الأمام»، لكن لم يكن هذا المجال ورديًّا قبل 15 عامًا، عندما كانت فيكي كالوجيرا ـ عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة نورث ويسترن في إيفانستون بولاية إلينوي ـ تحسب الوقت الذي يستغرقه عادةً اندماج أجسام فيزيائية فلكية، مثل الثقوب السوداء، أو النجوم النيوترونية (بقايا فائقة الكثافة من نجوم منفجرة). ويُعتقد أن مثل هذه التصادمات تُعَدُّ مصدرًا لمعظم موجات الجاذبية التي صُمِّم مرصد «ليجو» بغرض اكتشافها.

أجرت كالوجيرا بعضًا من الحسابات الأوّلية لمرصد «ليجو»؛ لاكتشاف عدد المرات في فترة زمنية معينة، التي قد يصطدم فيها نجمان نيوترونيان بالقرب من الأرض، ومن ثم رصْد موجات الجاذبية الناجمة عن التصادم (V. Kalogera et al. Astrophys. J. 601, L179–L182; 2004)

وقد تفاوتت التقديرات الواردة من مجموعات بحثية مختلفة إلى حدٍّ كبير، وتضمَّنت سيناريوهات تبعث على التشاؤم، تَضْعُف فيها فرص مرصد «ليجو» في الْتِقاط أيّ موجات. آنذاك، واجهت كالوجيرا قرارًا صعبًا؛ فكان عليها أن تختار بين الاستمرار في مجال الفيزياء الفلكية وموجات الجاذبية، وبين التحول إلى موضوعات قد تؤتي نتائج فعلية.

تقول: «لقد استفتيتُ قلبي في وقتٍ قالوا لي فيه إنني سلكتُ المسار المهني الخاطئ، أما الآن، فتغمرني الدهشة، لوجودي ـ فعليًّا ـ في عصر الاكتشاف».

ومما يثير الدهشة، أن الاكتشاف الأوّل لمرصد «ليجو» لم يأتِ من نظام نجوم نيوترونية ثنائي (وهي أنظمة يُعتقد أنها شائعة نسبيًّا، إذ تُوجد ستة أزواج منها في مَجَرَّتنا وحدها)، بل من ثقبين أسودين كبيرين، تعادل كتلة كل منهما حوالي 30 ضِعْفَ كتلة الشمس. تقول نيسانكا: «مِن الممكن أن تظن أن هذه الثقوب ليست مجرد مصادر لموجات الجاذبية، بل هي وحوش فلكية حقيقية».

ولا يزال الأمل يحدو العديد من علماء الفيزياء، أنْ يلتقط قريبًا مرصدُ «ليجو» ـ ومراصد مشابهة ـ موجات جاذبية ناتجة عن اندماج نجوم نيوترونية. تملك هذه النجوم كثافة هائلة، حتى إن التليسكوبات الفلكية العادية لا تستطيع سبر أغوارها، والنفاذ إلى ما تحت أسطحها الساطعة المتوهجة؛ ولذا.. يلجأ الباحثون إلى النماذج؛ لاستنباط ما يجري في الداخل.

قد تغيِّر موجات الجاذبية ذلك، بناءً على ما توفِّره من معلومات، مثل الأحجام الدقيقة للنجوم النيوترونية، وكيف تشد النيوترونات بعضها بعضًا بمنتهى الإحكام. وقد تُستقى هذه المعلومات من تفاصيل الحركة الحلزونية للنجوم النيوترونية في اتجاه بعضها بعضًا، في اللحظات الأخيرة، قبل اندماجها النهائي.

تقول جوسلين ريد، عالمة الفيزياء بجامعة ولاية كاليفورنيا، في فوليرتون: «بهذا الاكتشاف.. يمكننا التعرف على مادة ثابتة، تُعَدّ الأكثر كثافة في الكون، على نحو كان غائبًا عنا من قبل».

وعندما تندمج النجوم النيوترونية، يُعتقد أنها تدمج بعض عناصرها الكيميائية الخفيفة في عناصر أخرى أثقل، ومن ثم، تُضَخُّ جميعًا في البيئة المحيطة. تقول مانسي كاسليوال ـ عالمة الفيزياء الفلكية بمعهد كاليفورنيا للتقنية في باسادينا ـ إن مثل هذا التصادم الكوني يُعدُّ مصدرًا للعديد من المعادن الثقيلة في الكون، بما في ذلك معظم الذهب الذي سبق تخليقه.

وتضيف: «إننا لم نرَ فعليًّا انفجارات قويةً بالقَدْر الكافي لتخلِّف هذه العناصر»، لكن باكتشاف مرصد «ليجو» لموجات الجاذبية؛ سيتمكن علماء الفلك من توجيه تليسكوباتهم لمسح تلك المنطقة من السماء، التي تنبعث منها هذه الموجات؛ مما يتيح الفرصة لالتقاط وميضٍ ما، صادرٍ عن مناجم الذهب السماوية تلك.

وبالفعل، بدأت كاسليوال البحث باستخدام كاميرا واسعة المجال، مثبَّتة على تليسكوب، قطره 1.2 متر، في مرصد بالومار بكاليفورنيا. وفي العام المقبل، سوف تتكثَّف الجهود بالاستعانة بكاميرا أكبر كثيرًا، تستطيع مسح السماء بسرعة أكبر بـ12 مرة. ومن المتوقع أن يبدأ مسح مشابه في شيلي في العام القادم، وأن يتم تخصيص تليسكوب لتتبع الآثار بعيدة المنال؛ لاكتشاف موجات الجاذبية في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.

في النهاية، يأمل علماء الفلك أن يكوِّنوا صورة متكاملة عن كيفية تلاقي موجات الجاذبية مع علم الفلك التقليدي. وحسب قول أليساندرا كورسي، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة تكساس التقنية في لوبوك، فإن الأمر أشبه بمشاهدة فيلم يَعرِض مجموعة من الصور (هي الموجات الكهرومغناطيسية)، يرافقها صوت (هو موجات الجاذبية)، مما يوفِّر رؤية أشمل مما يفعل كلُّ طرفٍ على حدة. وتردف: «كم هو مثير أن نكون شهودًا على بداية عصر جديد».

مجلة NATURE

من طرف محمد الزمان الأحد مايو 01, 2016 8:34 pm

عبارات وردت في التقرير نتوقف عندها :

عندما أفاد فريق الباحثين في المشروع بأنهم رأوا إشارات لتموُّجات في نسيج الزمان والمكان، تُعرف باسم موجات الجاذبية

تستطيع تلك الملاحظات أن تعيد تشكيل تصوُّرنا للبيئات التي بها جاذبية عالية، مثل مناطق تصادم الثقوب السوداء، وانفجار النجوم، واللحظات الأولى لنشأة الكون

أنْ يكون لديك مثل هذا المسبار الفريد من نوعه في منطقة بها أقصى درجات الجاذبية، وعند طرف التواء نسيج الزمان والمكان؛ فالأمر ـ بلا شك ـ سيستحوذ على تفكيرك

استغرقت المرحلة الأولى من مرصد «ليجو» سنوات، بدون اكتشاف أي موجات جاذبية، لكن بعد إجراء تحسينات هائلة عليه في سبتمبر من العام الماضي؛ سرعان ما التقط إشارة؛ مما عزَّز الاعتقاد بأنه سيلتقط موجات عديدة في المستقبَل. ويأمل علماء الفيزياء في ظهور رؤى جديدة مع كل اكتشاف جديد

ركوب موجات الجاذبية ومسح السماء

ركوب موجات الجاذبية ومسح السماء

رد: ركوب موجات الجاذبية ومسح السماء