خوش آموز درخت تو گر بار دانش بگیرد، به زیر آوری چرخ نیلوفری را
امواج گرانشی چیست؟
در 14 سپتامبر 2015 دانشمندان توانستند برای اولین بار شاهد برخورد دو سیاهچاله باشند، که هر کدام از این سیاهچاله ها 30 برابر خورشید بودند. این سیاهچاله ها که هر کدام میلیون ها سال به دور همدیگر می چرخیدند در نهایت آنقدر به هم نزدیک شدند که با هم برخورد کردند و جالب اینکه تبدیل به یک سیاهچاله بزرگتر شدند. در این فیلم آموزشی همراه ما باشید تا در این باره بیشتر بدانیم ...
متن زیر نویس فیلم :
در ساعت شش صبح ۱۴ام سپتامبر سال ۲۰۱۵،
دانشمندان شاهد چیزی بودند
که پیش از آن هیچ انسانی ندیده بود:
برخورد دو سیاهچاله.
آنها که هر کدام ۳۰ برابر خورشید ما بودند،
میلیونها سال بود به دور هم میچرخیدند.
هرچه به هم نزدیکتر میشدند،
با سرعت بیشتری دور هم میچرخیدند.
درنهایت، آنها باهم برخورد کردند
و به یک سیاهچاله حتی بزرگتر تبدیل شدند.
کسری از ثانیه پیش از برخورد آنها،
ارتعاشی را با سرعت نور به فضا فرستادند.
و بعد از میلیاردها سال، روی زمین،
آشکارسازی به نام رصدخانه
تداخلسنج لیزری امواج گرانشی،
یا به اختصار «LIGO،»
آنها را شناسایی کرد.
آن سیگنال تنها یک پنجم ثانیه باقی ماند
و اولین رصد امواج گرانشی
توسط آشکارساز بود.
این امواج فضایی چه هستند؟
پاسخ با گرانش شروع میشود،
نیرویی که هر دوچیز را به سوی هم میکشاند.
این مسئله شامل تمام اجسام موجود
در جهان قابل مشاهده میشود.
شما دارید زمین، ماه، خورشید،
و هر ستاره دیگری را به سمت خود میکشید،
و آنها هم دارند شما را میکشند.
هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد،
کشش گرانشی آن بیشتر است.
هر چه فاصله یک جسم بیشتر باشد،
کشش آن کمتر است.
اگر هر جرمی در جهان
بر جرم دیگر اثر داشته باشد،
هرچقدر هم که کوچک باشند،
تغییرات گرانش میتواند به ما بگوید
آن اجرام چه دارند میکنند.
نوسانات گرانشی که از کیهان میآیند را
امواج گرانشی میگویند.
امواج گرانشی،
مانند امواج روی یک تالاب،
از چیزی که آنها را
به وجود آورده دور میشوند،
و هرچه از مرکز خود فاصله میگیرند
کوچکتر میشوند.
اما آن امواج روی چه حرکت میکنند؟
وقتی انیشتین نظریه نسبیت خود را طراحی کرد،
گرانش را به عنوان انحنایی
در سطحی به نام فضا-زمان تصور کرد.
یک جسم در فضا موجب ایجاد
فرورفتگی در فضا-زمان میشود،
و وقتی یک توپ از یک فرورفتگی
عبور میکند منحرف خواهد شد،
مثل اینکه به جسم دیگر جذب شده باشد.
هرچه جرم بزرگتر باشد،
فرورفتگی عمیقتر و گرانش قویتر خواهد بود.
وقتی جسمی که فرورفتگی را ایجاد کردهاست
حرکت میکند، در فضا-زمان موج ایجاد میشود.
اینها امواج گرانشی هستند.
یک موج گرانشی چه حسی دارد؟
اگر بدن ما به اندازهای حساس بود
که آنها را شناسایی کند،
احساس میکردیم که از کنار کش میآییم
در حالی که به صورت عمودی فشرده میشویم.
و در لحظه بعد،
از بالا و پایین کش میآییم
درحالی که به صورت افقی فشرده میشویم،
از کنار،
بعد از بالا و پایین.
این جلو و عقب شدن تا وقتی
که موج گرانشی از میان شما عبور کند
ادامه خواهد داشت.
اما این در ابعادی چنان کوچک
اتفاق میافتد که آن را احساس نمیکنیم.
پس آشکارسازی میسازیم
که آن را به جای ما حس کند.
این کاری است که آشکارساز تداخلسنجی
لیزری امواج گرانشی انجام میدهد.
و آنها تنها نیستند.
آشکارسازهای امواج گرانشی
در تمام دنیا پراکندهاند.
این ابزارهای L شکل بازوهای بلندی دارند،
که طول دقیقشان
با لیزر اندازه گیری میشود.
اگر اندازه آنها تغییر کند،
میتواند به خاطر کشش
و فشرده شدن حاصل از امواج گرانشی باشد.
وقتی که آشکارسازها
امواج گرانشی را شناسایی میکنند،
دانشمندان میتوانند اطلاعاتی
درباره منبع آنها استخراج کنند.
به بیانی، آشکارسازهایی مانند تداخلسنج
لیزری رادیوهای بزرگ امواج گرانشی هستند.
امواج رادیویی همه جا در اطراف شما در
حرکت هستند اما شما آنها را احساس نمیکنید
یا موسیقی که حمل میکنند را نمیشنوید.
آشکارساز مناسب لازم است
تا موسیقی استخراج شود.
تداخل سنجی لیزری امواج گرانشی
یک سیگنال گرانشی را شناسایی میکند،
و بعد دانشمندان اطلاعات جسمی که آنها را
ایجاد کرده است را مطالعه میکنند.
میتوانند اطلاعاتی مانند جرم و
شکل مدار آن را نتیجه گیری کنند.
میتوانیم حتی مثل رادیو که موسیقی
امواج رادیویی را استخراج میکند،
با پخش کردن سیگنالهای امواج
گرانشی از بلندگو صدای آنها را بشنویم.
پس آن دو سیاهچاله که تصادف کردند
صدایی مثل این داشتند.
داشمندان به آن سوت ممتد
صدای جیرجیرک مانند میگویند،
و این امضای هردو جسمی است
که به سمت هم در چرخش هستند.
برخود سیاهچالهها تنها یک مثال بود
از چیزهایی که امواج گرانشی
میتوانند به ما بگویند.
سایر اتفاقات نجومی پر انرژی هم
پژواکهای گرانشی به جای میگذارند.
فروپاشی یک ستاره پیش از آنکه
منفجر شود و به یک ابرنواختر تبدیل شود،
و یا برخورد ستارههای
نوترونی بسیار تراکم.
هر بار که ابزار جدیدی
برای کاوش فضا میسازیم،
چیزی کشف میکنیم که انتظارش را نداشتهایم،
چیزی که شاید تصور ما
از جهان را دگرگون کند.
تداخلسنج لیزری امواج گرانشی هم
از این قاعده مستثنا نیست.
در مدت کوتاهی که مشغول به کار بوده است
هم خیلی غافلگیرمان کرده است،
مثل برخورد سیاهچالهها که خیلی
بیشتر از آنچه انتظار داشتیم اتفاق میافتد.
گفتن آن غیرممکن است
اما تصورش هیجان انگیز است
که در سرتاسر فضا
چه نادانستههایی همین حالا
دربرابر سیاره آبی کوچک ما و راه
جدید آن برای درک جهان گسترده است.
در ساعت شش صبح ۱۴ام سپتامبر سال ۲۰۱۵،
دانشمندان شاهد چیزی بودند
که پیش از آن هیچ انسانی ندیده بود:
برخورد دو سیاهچاله.
آنها که هر کدام ۳۰ برابر خورشید ما بودند،
میلیونها سال بود به دور هم میچرخیدند.
هرچه به هم نزدیکتر میشدند،
با سرعت بیشتری دور هم میچرخیدند.
درنهایت، آنها باهم برخورد کردند
و به یک سیاهچاله حتی بزرگتر تبدیل شدند.
کسری از ثانیه پیش از برخورد آنها،
ارتعاشی را با سرعت نور به فضا فرستادند.
و بعد از میلیاردها سال، روی زمین،
آشکارسازی به نام رصدخانه
تداخلسنج لیزری امواج گرانشی،
یا به اختصار «LIGO،»
آنها را شناسایی کرد.
آن سیگنال تنها یک پنجم ثانیه باقی ماند
و اولین رصد امواج گرانشی
توسط آشکارساز بود.
این امواج فضایی چه هستند؟
پاسخ با گرانش شروع میشود،
نیرویی که هر دوچیز را به سوی هم میکشاند.
این مسئله شامل تمام اجسام موجود
در جهان قابل مشاهده میشود.
شما دارید زمین، ماه، خورشید،
و هر ستاره دیگری را به سمت خود میکشید،
و آنها هم دارند شما را میکشند.
هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد،
کشش گرانشی آن بیشتر است.
هر چه فاصله یک جسم بیشتر باشد،
کشش آن کمتر است.
اگر هر جرمی در جهان
بر جرم دیگر اثر داشته باشد،
هرچقدر هم که کوچک باشند،
تغییرات گرانش میتواند به ما بگوید
آن اجرام چه دارند میکنند.
نوسانات گرانشی که از کیهان میآیند را
امواج گرانشی میگویند.
امواج گرانشی،
مانند امواج روی یک تالاب،
از چیزی که آنها را
به وجود آورده دور میشوند،
و هرچه از مرکز خود فاصله میگیرند
کوچکتر میشوند.
اما آن امواج روی چه حرکت میکنند؟
وقتی انیشتین نظریه نسبیت خود را طراحی کرد،
گرانش را به عنوان انحنایی
در سطحی به نام فضا-زمان تصور کرد.
یک جسم در فضا موجب ایجاد
فرورفتگی در فضا-زمان میشود،
و وقتی یک توپ از یک فرورفتگی
عبور میکند منحرف خواهد شد،
مثل اینکه به جسم دیگر جذب شده باشد.
هرچه جرم بزرگتر باشد،
فرورفتگی عمیقتر و گرانش قویتر خواهد بود.
وقتی جسمی که فرورفتگی را ایجاد کردهاست
حرکت میکند، در فضا-زمان موج ایجاد میشود.
اینها امواج گرانشی هستند.
یک موج گرانشی چه حسی دارد؟
اگر بدن ما به اندازهای حساس بود
که آنها را شناسایی کند،
احساس میکردیم که از کنار کش میآییم
در حالی که به صورت عمودی فشرده میشویم.
و در لحظه بعد،
از بالا و پایین کش میآییم
درحالی که به صورت افقی فشرده میشویم،
از کنار،
بعد از بالا و پایین.
این جلو و عقب شدن تا وقتی
که موج گرانشی از میان شما عبور کند
ادامه خواهد داشت.
اما این در ابعادی چنان کوچک
اتفاق میافتد که آن را احساس نمیکنیم.
پس آشکارسازی میسازیم
که آن را به جای ما حس کند.
این کاری است که آشکارساز تداخلسنجی
لیزری امواج گرانشی انجام میدهد.
و آنها تنها نیستند.
آشکارسازهای امواج گرانشی
در تمام دنیا پراکندهاند.
این ابزارهای L شکل بازوهای بلندی دارند،
که طول دقیقشان
با لیزر اندازه گیری میشود.
اگر اندازه آنها تغییر کند،
میتواند به خاطر کشش
و فشرده شدن حاصل از امواج گرانشی باشد.
وقتی که آشکارسازها
امواج گرانشی را شناسایی میکنند،
دانشمندان میتوانند اطلاعاتی
درباره منبع آنها استخراج کنند.
به بیانی، آشکارسازهایی مانند تداخلسنج
لیزری رادیوهای بزرگ امواج گرانشی هستند.
امواج رادیویی همه جا در اطراف شما در
حرکت هستند اما شما آنها را احساس نمیکنید
یا موسیقی که حمل میکنند را نمیشنوید.
آشکارساز مناسب لازم است
تا موسیقی استخراج شود.
تداخل سنجی لیزری امواج گرانشی
یک سیگنال گرانشی را شناسایی میکند،
و بعد دانشمندان اطلاعات جسمی که آنها را
ایجاد کرده است را مطالعه میکنند.
میتوانند اطلاعاتی مانند جرم و
شکل مدار آن را نتیجه گیری کنند.
میتوانیم حتی مثل رادیو که موسیقی
امواج رادیویی را استخراج میکند،
با پخش کردن سیگنالهای امواج
گرانشی از بلندگو صدای آنها را بشنویم.
پس آن دو سیاهچاله که تصادف کردند
صدایی مثل این داشتند.
داشمندان به آن سوت ممتد
صدای جیرجیرک مانند میگویند،
و این امضای هردو جسمی است
که به سمت هم در چرخش هستند.
برخود سیاهچالهها تنها یک مثال بود
از چیزهایی که امواج گرانشی
میتوانند به ما بگویند.
سایر اتفاقات نجومی پر انرژی هم
پژواکهای گرانشی به جای میگذارند.
فروپاشی یک ستاره پیش از آنکه
منفجر شود و به یک ابرنواختر تبدیل شود،
و یا برخورد ستارههای
نوترونی بسیار تراکم.
هر بار که ابزار جدیدی
برای کاوش فضا میسازیم،
چیزی کشف میکنیم که انتظارش را نداشتهایم،
چیزی که شاید تصور ما
از جهان را دگرگون کند.
تداخلسنج لیزری امواج گرانشی هم
از این قاعده مستثنا نیست.
در مدت کوتاهی که مشغول به کار بوده است
هم خیلی غافلگیرمان کرده است،
مثل برخورد سیاهچالهها که خیلی
بیشتر از آنچه انتظار داشتیم اتفاق میافتد.
گفتن آن غیرممکن است
اما تصورش هیجان انگیز است
که در سرتاسر فضا
چه نادانستههایی همین حالا
دربرابر سیاره آبی کوچک ما و راه
جدید آن برای درک جهان گسترده است.
نمایش دیدگاه ها (0 دیدگاه)
دیدگاه خود را ثبت کنید: