گامی بزرگ در جستجوی پیش‌بینی اینشتین؛ رصدخانه‌ی فضایی امواج گرانشی لیزا پرتاب شد

۱۲ آذر ۱۳۹۴ | ۱۱:۰۰ ۲۰ فروردین ۱۳۹۸ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه

سازمان فضایی اروپا، رصدخانه‌ی «لیزا پت‌فایندر» (LISA Pathfinder) را به فضا پرتاب کرد. لیزا پت‌فایندر، به عنوان پلت‌فرم آزمایشی رصدخانه‌ی امواج گرانشی اصلی «ای‌لیزا» (eLISA) که در آینده به فضا پرتاب خواهد شد، استفاده می‌شود.

امواج گرانشی، نوساناتی در فضا-زمان هستند که اولین بار اینشتین حدود یک قرن پیش آن‌ها را پیش‌بینی کرد. این امواج بر اثر رویدادهای بزرگ کیهانی، مثل برخورد ستاره‌های نوترونی یا ادغام سیاهچاله‌ها ایجاد می‌شوند. ما هنوز نتوانسته‌ایم آن‌ها را مستقیما آشکار کنیم. رصدخانه‌ی آزمایشی لیزا پت‌فایندر، که امروز صبح بر روی موشک «وگا» (Vega) از پایگاهی فضایی در فرانسه به فضا پرتاب شد، در حقیقت پلت‌فرمی برای تست فناوری‌هایی است که نهایتا بر روی رصدخانه‌ی اصلی ای‌لیزا استفاده می‌شود. انتظار می‌رود ای‌لیزا بتواند امواج گرانشی را ثبت کند.

این رصدخانه‌ی آزمایشی، در فاصله‌ی یک و نیم میلیون کیلومتری از زمین و جایی به نام نقطه‌ی لاگرانژی یک قرار می‌گیرد. لیزا فقط دارای یک ابزار است؛ ابزاری که برای اندازه‌گیری فاصله‌ی ۳۸ سانتی‌متری بین دو بلوک ۴.۶ سانتی‌متری از جنس آلیاژ طلا و پلاتین، ساخته شده است. این دو بلوک در این فضاپیما به صورت معلق و در حالت سقوط آزاد قرار گرفته‌اند. یک سامانه‌ی لیزری سعی می‌کند فاصله‌ی آن‌ها را به صورت دائم اندازه‌ بگیرد و به دنبال تغییر فاصله‌ای کوچک و به اندازه‌ی چند پیکومتر (کمتر از قطر یک اتم) میان این دو بلوک باشد. مثل این است که بخواهید دائما فاصله‌ی بین نوک دو برج در لندن و نیویورک را اندازه بگیرید و منتظر تغییر فاصله‌ای به اندازه‌ی کسری از قطر موی انسان باشید. بدین ترتیب اگر امواج گرانشی از رصدخانه عبور کند، باید فضا-زمان کج و معوج شود و در نتیجه فاصله‌ی بین دو بلوک تغییر کند. سامانه‌ی لیزری می‌تواند متوجه این تغییر فاصله‌ی خیلی کوچک بشود.

امواج گرانشی

در این فضاپیما از دو بلوک آلیاژ طلا و پلاتین استفاده شده که سامانه‌ای لیزری دائما فاصله‌ی بین این دو را اندازه می‌گیرد.

این کار تا به حال در فضا انجام نشده و به نظر کار آسانی نمی‌آید. اگر رصدخانه‌ی لیزا‌ پت‌فایندر بتواند ثابت کند که این فناوری در فضا کار می‌کند، راه برای ماموریت خیلی بزرگ سازمان‌فضایی اروپا، یعنی ای‌لیزا که قرار است در دهه‌ی ۲۰۳۰ به فضا پرتاب شود و خیلی جدی به دنبال امواج گرانشی بگردد، باز شود.

آن‌طور که اینشتین در نظریه‌ی نسبیت عام خود پیش‌بینی کرده، رویدادهای بزرگ در کیهان، مثل برخورد ستاره‌های نوترونی یا انفجار ستاره‌های بزرگ، امواجی در پارچه‌ی فضا-زمان ایجاد می‌کند که در همه‌ی جهان منتشر می‌شوند. ولی این امواج وقتی به ما می‌رسند خیلی ضعیف هستند و به سختی می‌توان آن‌ها را آشکار کرد. به همین دلیل به ابزارهای خیلی دقیق، مثل تداخل‌سنج‌های لیزری بسیار حساس احتیاج داریم.

هم اکنون بر روی زمین رصدخانه‌هایی مثل «لیگو» (LIGO) در حال احداث هستند که می‌توانند در آینده امواج گرانشی با طول موج کوتاه و فرکانس زیاد را ثبت کنند. با این حال، اگر رصدخانه‌ای در خارج از جو زمین داشته باشیم، می‌توانیم امواجی با طول موج بلند و فرکانس کم را هم رصد کنیم. این نوع امواج معمولا از رویدادهای خیلی عظیم مثل برخورد سیاه‌چاله‌ها ساطع می‌شوند.

لحظه‌ی پرتاب لیزا را در این ویدیو ببینید.

پروفسور «مایک کروز» (Mike Cruise) از دانشگاه بیرمنگام می‌گوید: «باور ما این است که امواج گرانشی با سرعت نور در فضا پخش می‌شوند و همراه خود اطلاعاتی از پدیده‌ای که آن‌ها را بوجود آورده حمل می‌کنند.» او این‌طور ادامه می‌دهد: «اگر دو سیاه‌چاله به یکدیگر برخورد کنند، [با رصد امواج گرانشی این برخورد] می‌توانیم سرعت چرخش سیاه‌چاله‌ها، جرم، فاصله و دیگر جزییات برخورد را بفهمیم.»

دانشمندان علاقه‌ی زیادی به مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم دارند چرا که بوجود آمدن و تکامل آن‌ها بستگی زیادی به کهکشانی که درونش قرار گرفته‌اند، دارد. بررسی ویژگی‌های آن‌ها می‌تواند به ما نشان دهد که چگونه این اجرام عظیم در طول تاریخ کیهان شکل گرفته‌اند.

لیزا پت‌فایندر هزینه‌ای ۴۵۰ میلیون دلاری برای سازمان فضایی اروپا داشت. با این حال سرمایه‌گذاری زیادی از طرف سازمان‌های دیگر مثل ناسا در این پروژه انجام شده و بدین ترتیب این ماموریت گران‌تر است. ماموریت لیزا پت‌فایندر از زمان پیشنهاد تا به انجام رسیدن تاخیرهای زیادی داشته و نخست قرار بود در سال ۲۰۰۸ به فضا پرتاب شود. حتی در سال ۲۰۰۷ این پروژه در شرف لغو شدن کامل قرار گرفت.

برچسب‌ها :
دیدگاه شما

یک دیدگاه
  1. Avatar علیرضا

    منبع خبر رو یادتون رفت!!