لا يزال العلماء يبحثون عن مصدر الطنين الخافت المستمر لموجات الجاذبية اكتشف يتردد من خلال درب التبانة العام الماضي. تشير دراسة جديدة إلى أن تلك الموجات يمكن أن تشير إلى أكثر من مصدر محير.
فريق الاكتشاف، مرصد نانوهيرتز لموجات الجاذبية في أمريكا الشمالية، أو NANOGrav، يشك بقوة في التموجات في فضاء–وقت تم إنشاؤها من الدمج الثقوب السوداء الهائلة، كل منها أكبر بمليار مرة من شمسنا. تُعرف هذه بالأزواج الثنائية. إذا كان هذا هو الحال بالفعل، فإن العمل المستمر سيساعد في تقدير مواقع الوحوش الكونية السماوية، وكذلك كتلها.
ومع ذلك، فإن “العثور على ثنائي واحد لن يستبعد الأصل الكوني”، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة خوان أوروتيا من المعهد الوطني للفيزياء الكيميائية والفيزياء الحيوية في إستونيا لموقع Space.com. ولتحقيق هذه الغاية، قام هو وزملاؤه بدراسة بيانات NANOGrav ووجدوا ذلك، بالإضافة إلى المدار الثقب الأسود فرضية، يبدو أن ثلاثة مصادر كونية مقترحة تشرح البيانات. المزيد عن كل ذلك في قليل؛ الصورة الكبيرة هي أن هذا يشير إلى أن إشارة موجة الجاذبية يمكن أن تكون مزيجًا مشوشًا من مصادر مختلفة.
“هذه مشكلة محتملة كبيرة لأن العديد من الإشارات متشابهة تمامًا.”
متعلق ب: الكون يطن مع موجات الجاذبية. ولهذا السبب فإن العلماء متحمسون جدًا لهذا الاكتشاف
المصادر الكونية لتموجات الزمكان
تشمل العمليات الكونية الغريبة عالية الطاقة المذكورة أعلاه والتي حدثت في الكون المبكر “الأوتار الكونية” و”انتقالات الطور” و”جدران المجال”.
الأهم من ذلك، يُعتقد أن الأخيرين قد ظهرا بعد وقت قصير من الانفجار الكبير، ولكن قبل الحدث بقايا الإشعاع المنتشرة في جميع أنحاء الكون. وبالتالي، إذا نجحت النتائج الجديدة، وكان أحد المصادر هو جدران النطاق تلك، يقول العلماء إن الإشارة المكتشفة ستكون في الواقع أقرب ما وصلنا إليه للوصول إلى بداية الكون.
علاوة على ذلك، فإن العمليات الكونية التي حددتها الدراسة الجديدة يمكن أن تساعد أيضًا في البحث المستمر عن تلك الكائنات المادة المظلمة و الطاقة المظلمةوالتي تشكل معًا 95٪ من الكون ولكنها تظل غير مرئية للعين البشرية.
“مثل [domain walls] تتحرك وتتطور، فهي تحمل الكثير من الطاقة وتنبعث منها موجات الجاذبيةقال أوروتيا. وأضاف: “في مرحلة ما، فإنها تتحلل وينتهي بك الأمر مع “كتل” من المادة المظلمة”.
إن احتمال أن تكون الإشارة المكتشفة من جدران النطاق أمر مثير للاهتمام بشكل خاص، حيث تم اقتراح هذه الهياكل المعقدة في الأصل منذ أكثر من 50 عامًا كطريقة لتفسير السبب. الكون تحتوي على مادة أكثر بكثير من المادة المضادة، والتي تشير الأخيرة إلى نوع من المادة “المعاكسة”. على عكس المادة العادية أو الباريونية التي تتكون من مواد إيجابية البروتونات والإلكترونات السالبة، وتتكون المادة المضادة من البروتونات السالبة والموجبة الإلكترونات.
ما هو غريب بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالمادة المضادة هو أنه نظرًا لأنه من المفترض أن تكون المادة المضادة والمادة الباريونية متماثلتين تمامًا، فيجب أن يكون لدى الانفجار الكبير فرصة بنسبة 50/50 لإنتاج أي منهما. وهذا يعني أن كوننا، نظريًا، يجب أن يتكون من كميات متساوية من كليهما. لكنها لا تفعل ذلك. المادة الباريونية تماما يهيمن على الكون.
من ناحية أخرى، فإن دراسة التحولات الطورية تسمح للعلماء بالنظر في العديد من المراحل المختلفة التي مر بها الكون المبكر لإنتاج الإلكترونات الباريونية والبروتونات والإلكترونات. النيوترونات نعرف اليوم. على غرار كيفية غليان الماء عند تسخينه، نشأت تحولات الطور الكوني بسبب اختلاف درجات الحرارة في الكون، وتفاعلت “الفقاعات” مع بعضها البعض لإنتاج موجات صوتية بالإضافة إلى موجات الجاذبية، ربما مثل تلك التي تم اكتشافها مؤخرًا.
ونظرًا لأن الإشارات الواردة من المصادر المتنوعة تبدو متشابهة، فإن استخراجها من موجات الجاذبية المكتشفة ليس بالمهمة السهلة، وقد أصبح أكثر صعوبة بسبب محدودية تلسكوباتنا. مرصد موجات الجاذبية بمقياس التداخل بالليزر (ليغو)، وهو زوج من المرافق البحثية في الولايات المتحدة، وهو أفضل كاشف لموجات الجاذبية حاليًا لدينا، وهو مصمم لاكتشاف الموجات عالية التردد.
لاكتشاف المزيد من الموجات ذات التردد المنخفض مثل تلك التي تمت ملاحظتها مؤخرًا، يستعد العلماء لاستخدام هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (ليزا) ، وهي شبكة أوروبية مكونة من ثلاثة أقمار صناعية سيتم إطلاقها في عام 2037. وبحسب أ ناسا في الوصف، سيقيس LISA التغيرات في الموضع “التي تكون أقل من قطر نواة الهيليوم على مسافة مليون ميل”.
قصص ذات الصلة:
– تصادم الثقوب السوداء “حلقة” عبر الزمكان مع تموجات موجات الجاذبية
– موجات الجاذبية المتموجة من اندماج الثقب الأسود يمكن أن تساعد في اختبار النسبية العامة
– علماء الفلك يستعدون لاصطياد نوع جديد من موجات الجاذبية
تجربة فضائية أخرى مقترحة في عام 2020، هي التجربة الذرية لاستكشاف المادة المظلمة والجاذبية، أو إيدجقد يساعد في البحث عن موجات الجاذبية في الترددات بين تلك التي يمكن “سماعها” بواسطة LISA و LIGO.
وقال أوروتيا إنه لكي تفي أجهزة الكشف المستقبلية هذه بوعدها، من المهم أن يكون لدى العلماء تنبؤات محددة حول ما يجب البحث عنه وكيفية تفسير البيانات.
“هناك جهد كبير من المجتمع لجعل كل هذه الحسابات دقيقة قدر الإمكان عندما تكون هذه التجارب جاهزة للإطلاق.”
ويرد وصف هذا البحث في أ ورق مقبول للنشر في مجلة Physical Review D.