يمكن أن تحول التموجات من الانفجار الكبير فهمنا للكون – وقد نكون على وشك اكتشافها

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

في أعماق اللحظات الأولى من الانفجار الكبير ، هز الكون بأكمله وتجولت. تلك الزلازل لا تزال تتردد حتى يومنا هذا. سوف يتطلب الأمر أكثر الأدوات حساسية على الإطلاق للكشف عن تلك التموجات ، ولكن إذا تم اكتشافها ، فسيغيرون فهمنا للكون بأكمله.

في عام 1916 ، اكتشف ألبرت أينشتاين أنه نظرية النسبية العامة تنبأ بوجود موجات الجاذبية -تموجات في نسيج الزمان الزمني الناجم عن أي شيء مع الكتلة التي تتسارع. لكن جاذبية هو إلى حد بعيد الأضعف من القوى المعروفة ، والأمواج الجاذبية لا تزال أضعف. لذلك ، على الرغم من أن فكرة الأمواج الجاذبية كانت مثيرة للاهتمام ، إلا أن أينشتاين يعتقد أنه لا يمكن اكتشافه.

بعد قرن تقريبًا ، انطلق فريق من علماء الفيزياء لإثبات أنه يمكن اكتشاف موجات الجاذبية. بعد 25 عامًا من الجهد ، طوروا مرصد موجة الجاذبية في مقياس الجاذبية بالليزر (ليجو). يتكون الكاشف من أشعة الليزر الطويلة على وجه التحديد لمراقبة الاهتزازات وصولاً إلى مقياس النواة الذرية.

في عام 2015 ، وصل الفريق أخيرًا إلى الفوز بالجائزة الكبرى ، ووجد توقيع لا لبس فيه من موجات الجاذبية تم إصدارها عن طريق دمج الثقوب السوداء على الأداة.

على الرغم من القوة الدقيقة لتلك الموجات الجاذبية عندما تم اكتشافها ، كانت قوية للغاية عندما تم إنتاجها. دمج ثقوب سوداء إطلاق كميات هائلة من الطاقة. في أقل من ثانية ، فإنها تخرج بنفس القدر من الطاقة كتلة الشمس هل لو تم تحويله إلى طاقة نقية.

لا يوجد فلاش. لا انفجار. لا تفجير. الطاقة التي تم إطلاقها غير مرئية تمامًا ، في شكل موجات الجاذبية. داخل أ ضوئي من هذا الاندماج ، سيتم مزق أي شيء تمزقه الأمواج إلى أجسام حيث طغت عليها قوى الجاذبية المتنافسة.

ولكن بنفس قوة تلك الأحداث ، فهي ليست أقوى موجات الجاذبية التي صنعها الكون.

يعتقد علماء الكون أنه في اللحظات القليلة الأولى من الانفجار العظيم، أقل من جزء من الثانية في وجود الكون ، خضع كوننا لتحول ملحوظ. نمت بسبب أوامر متعددة من حيث الحجم-أي ما يعادل تورم جسمك إلى حجم الكون الذي يمكن ملاحظته في العصر الحديث. لقد انتهى هذا الحدث ، المعروف باسم التضخم ، في غمضة العين ، وقد وضع الطريق للمستقبل بأكمله تاريخ الكون كما نعرفها.

لا نعرف ما هو التضخم الذي يعمل بالطاقة ، ولماذا بدأ عندما حدث ، أو لماذا توقف عندما حدث ذلك. لكننا نشك بشدة في أن هذا قد حدث ، لأن لدينا أدلة غير مباشرة على ذلك. أثناء التضخم ، أصبح كل شيء أكبر ، بما في ذلك المجهر الفرعي رغوة الكم أن ريلز والفقاعات باستمرار في أصغر المقاييس.

حول التضخم تلك الرغوة الكمومية إلى مجرد اختلافات صغيرة في الكثافة عبر الكون. ترك ذلك انطباعًا دائمًا ، حيث تم جمع المادة في نهاية المطاف في الجيوب عالية الكثافة التي تركت من التضخم. ال خلفية الميكروويف الكونية، بعد إصدار 380،000 عام ، يحتوي على ذاكرة باهتة لتلك البصمة الأولية ، كما هو موضح في الاختلافات في درجة الحرارة عبر السماء.

تتطابق الخصائص الإحصائية لتلك الأنماط مع ما نتوقعه من التضخم. ولكن لا يزال ، ليس لدينا رؤية مباشرة في الحدث نفسه.

لحسن الحظ ، ترك التضخم أكثر من بصمة. هزت الكون. لقد تسبب في تكوين موجات الجاذبية لمثل هذه الضراوة بحيث لا يمكن لأي شيء في تاريخ الكون بأكمله التنافس معه.

هذه الأمواج الجاذبية لا تزال موجودة اليوم وترتفع بلطف على الأرض. لكنها ضعيفة للغاية ، بعد أن تمتد عبر مليارات السنين من التوسع الكوني. كما أنه من الصعب للغاية اكتشافها ، لأن لديهم أطوال موجية طويلة بشكل لا يصدق.

يمكن أن يرى Ligo الاهتزازات الناتجة عن عمليات دمج الثقب السوداء لأنها قصيرة وحادة ، مما يجعلها تبرز بشكل واضح ضد ضوضاء الخلفية لجميع الاهتزازات الطبيعية داخل التجربة ، مثل الموجات الزلزالية وحتى محادثات الأشخاص في غرفة الغداء.

لكن الموجات الجاذبية من التضخم ، والمعروفة باسم موجات الجاذبية البدائية ، طويلة جدًا وبطيئة. يختبئون تحت الضوضاء. من المحتمل ألا يجدها أي كاشف أرضي.

لهذا السبب سيكون الجيل القادم من مرصد الموجة الجاذبية في الفضاء. ال هوائي مقياس التداخل بالليزر (ليزا) ، التي من المقرر أن يتم إطلاقها في منتصف عام 2030 ، ستتألف من ثلاثية من الأقمار الصناعية التي تحلق من 600000 إلى 3 ملايين ميل (مليون إلى 5 ملايين كيلومتر). سوف يرتدون الليزر ذهابًا وإيابًا ، يبحثون عن أي تغيير دقيقة في مسافاتهم حيث تتجول موجات الجاذبية عبر النظام الشمسي.

ليزا لديها عدد من الأهداف العلمية ، بما في ذلك العثور على الأمواج التي أنشأتها supernovas و الثقوب السوداء الفائقة والصيد لموجات الجاذبية البدائية. لا أحد يعرف ما إذا كان سيكون ناجحًا. لا نعرف مدى قوة موجات الجاذبية البدائية عندما تم إنشاؤها ، لذلك لا نعرف مدى ضعفها في الوقت الحاضر.

القصص ذات الصلة:

– تلميح موجات الجاذبية في سر “Supercool” حول الانفجار الكبير

– تم سماع خلفية الموجة الجاذبية للكون للمرة الأولى

-تم تموجات الوقت التي تم اكتشافها في عام 2023 تستمر في ألغاز علماء الفلك. هل يمكن أن يكونوا من فجر الكون؟

منذ أكثر من عقد من الزمان ، اقترح علماء الفلك خليفة ليزا ، تسمى كبير الانفجار المراقب (BBO). بدلاً من ثلاثة أقمار صناعية فقط ، ستعرض BBO العشرات من المركبات الفضائية المنسقة عبر عرض النظام الشمسي مع الليزر عالي الطاقة.

سيكون لدى BBO الحساسية للكشف عن أي موجة الجاذبية البدائية التي تنبأت بها نظريات التضخم لدينا. ولكن حتى الآن ، فإن BBO هو مجرد اقتراح بدون خطط ثابتة للاستمرار.

حتى الآن ، يتم تثبيت جميع الآمال على ليزا. مع الحظ ، سيوفر أول عرض مباشر في اللحظات الأولى من التاريخ الكوني ويكشف عن معلومات مفصلة حول كيفية حدوث التضخم. ستكون وجهة نظر مختلفة عن أي طريقة أخرى – غير مرئية تمامًا وهادئة بشكل استثنائي وتحويلي تمامًا.