حصل أول كاشف لموجات الجاذبية في الفضاء البشري على الضوء الأخضر.
إن مهمة هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA)، والتي تتكون من ثلاث مركبات فضائية تشكل معًا كاشفًا واحدًا لموجات الجاذبية، هي عبارة عن تعاون بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA). ومن المقرر إطلاقه في منتصف الثلاثينيات من القرن الحالي.
أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) عن اعتماد LISA في 25 يناير، وهو اعتراف بأن مفهوم المهمة والتكنولوجيا المرتبطة بها متقدمان بما فيه الكفاية. إن الحصول على الضوء الأخضر يعني أن العلماء يمكنهم البدء في بناء المركبة الفضائية وأدواتها المطلوبة؛ سيبدأ العمل في يناير 2025 بعد اختيار مقاول صناعي أوروبي للبناء.
ستتبع المركبات الفضائية الثلاث التابعة لـ LISA الأرض بينما يدور كوكبنا حول الشمس، لتشكل مثلثًا متساوي الأضلاع في الفضاء. يبلغ طول كل جانب من هذا المثلث 1.6 مليون ميل (2.6 كيلومتر). ستطلق مركبة LISA أشعة ليزر على هذه الجوانب، والتي ستشهد تغيرات لمدة دقيقة مع مرور موجات الجاذبية فوقها، مما يؤدي إلى سحق نسيج الفضاء ذاته.
وقالت نورا لوتزجيندورف، العالمة الرئيسية في مشروع LISA، في بيان: “إن LISA هو مسعى لم يتم تجربته من قبل”. “باستخدام أشعة الليزر على مسافات عدة كيلومترات، يمكن للأجهزة الأرضية اكتشاف موجات الجاذبية القادمة من الأحداث التي تنطوي على أجسام بحجم النجوم – مثل انفجارات السوبرنوفا أو اندماج النجوم شديدة الكثافة والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية. لتوسيع الحدود في دراسات الجاذبية، يجب أن نذهب إلى الفضاء.”
متعلق ب: الكون يطن مع موجات الجاذبية. ولهذا السبب فإن العلماء متحمسون جدًا لهذا الاكتشاف
تم التنبؤ بموجات الجاذبية لأول مرة من قبل ألبرت أينشتاين، والتي نشأت من نظريته عن الجاذبية عام 1915: النسبية العامة.
اقترحت هذه النظرية الثورية أن الجاذبية تنشأ نتيجة للأجسام ذات الكتلة التي تعمل على تقويس نسيج المكان والزمان، والتي تكون متحدة في الواقع ككيان واحد يسمى الزمكان. كلما زادت كتلة الجسم، زاد الانحناء الذي يسببه، وبالتالي زاد تأثير جاذبيته. لذلك تشرح النسبية العامة، على سبيل المثال، لماذا تتمتع النجوم بجاذبية أقوى من الكواكب، بينما تتمتع الثقوب السوداء بجاذبية أقوى من النجوم.
بالإضافة إلى ذلك، تقول النسبية العامة أنه عندما يتسارع جسم ما في الفضاء، فإن هذه الحركة تخلق تموجات في الزمكان تشع نحو الخارج. تكون موجات الجاذبية هذه غير ذات أهمية ما لم تكن الأجسام المتسارعة عبارة عن أجسام ضخمة مدمجة (مثل الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية) تدور حول بعضها البعض وتتصادم في النهاية. يمكن للنجوم الضخمة المنهارة، والتي تؤدي أيضًا إلى انفجارات المستعرات الأعظم، أن ترسل بعض الموجات الكبيرة.
ومع ذلك، حتى في الحالات القصوى، اعتقد أينشتاين أن موجات الجاذبية ستظل خافتة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها من الأرض. وكان مخطئا في ذلك.
لحسن الحظ، في سبتمبر 2015، اكتشف مرصد قياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) في الولايات المتحدة ومقياس تداخل العذراء في إيطاليا تموجات في الزمكان. وتشكلت هذه الموجات من اصطدام واندماج ثقبين أسودين كتلتهما 29 و36 مرة كتلة الشمس، ويقعان على بعد أكثر من مليار سنة ضوئية.
و. منذ ذلك الحين، اكتشف علماء فلك موجات الجاذبية إشارات من العديد من الأحداث، بما في ذلك المزيد من عمليات اندماج الثقوب السوداء، وتصادمات النجوم النيوترونية، وحتى عمليات الاندماج المختلطة بين ثقب أسود ونجم نيوتروني.
LISA على استعداد للارتقاء بهذا الإنجاز إلى أبعد من ذلك باعتباره مقياس تداخل فضائي يتمتع بحساسية “لسماع” موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والمستعرات الأعظم على مسافات أكبر بكثير مما هو ممكن لأجهزة الكشف الأرضية. وهذا يعني أيضًا أنه سيكون قادرًا على البحث عن موجات مصدرها أحداث سابقة في الزمن.
“بفضل المسافة الهائلة التي تقطعها إشارات الليزر على LISA والاستقرار الرائع لأجهزتها، سوف نستكشف موجات الجاذبية ذات الترددات الأقل مما هو ممكن على الأرض، ونكشف عن أحداث ذات نطاق مختلف، وصولاً إلى فجر الأرض”. قال لوتزجيندورف: “الوقت”.
بالإضافة إلى الكشف عن موجات الجاذبية من مصادر أكثر بعدًا، يجب أن يوفر LISA أيضًا لعلماء الفلك الحساسية اللازمة للتحقيق في الأحداث الأقرب والأقل تطرفًا مثل اندماج النجوم البيضاء المدمجة، والتي تولد عندما تموت النجوم الأصغر مثل الشمس.
قصص ذات الصلة:
– تصادم الثقوب السوداء “حلقة” عبر الزمكان مع تموجات موجات الجاذبية
– يمكن للثقوب السوداء المتصادمة أن تختبئ في ضوء النجوم الزائفة فائقة السطوع
– تم رصد ثقبين أسودين مندمجين هائلين عند “الظهيرة الكونية” في بداية الكون
وقال أوليفر جينريش، عالم مشروع ليزا في البيان: “على مدى قرون، كنا ندرس كوننا من خلال التقاط الضوء. واقتران ذلك باكتشاف موجات الجاذبية يجلب بعدًا جديدًا تمامًا لتصورنا للكون”. “إذا تخيلنا أنه حتى الآن، من خلال بعثاتنا الفيزيائية الفلكية، كنا نشاهد الكون مثل فيلم صامت، فإن التقاط تموجات الزمكان باستخدام LISA سيكون تغييرًا حقيقيًا لقواعد اللعبة، مثلما حدث عندما تمت إضافة الصوت إلى الصور المتحركة.”