امواج گرانشی، ارتعاشاتی در تار و پود فضا-زمان، حامل اطلاعات ارزشمندی از رویدادهای عظیم کیهانی هستند. این امواج که به عنوان امواجی در میدان گرانشی جهان شناخته میشوند، از پدیدههایی مانند برخورد سیاهچالهها، ادغام ستارههای نوترونی و حتی شاید پژواکهای انفجار بزرگ (بیگ بنگ) سرچشمه میگیرند. شناسایی و مطالعهی این امواج، دریچهای نو به سوی درک ما از کیهان گشوده است.
LIGO: شکارچی امواج گرانشی
برای شکار این امواج ظریف، دانشمندان به تجهیزات بسیار دقیق و حساسی نیاز دارند. یکی از مهمترین این تجهیزات، رصدخانه موج گرانشی تداخلسنج لیزری (LIGO) است. LIGO از دو آشکارساز بزرگ تشکیل شده که هر کدام دارای دو بازوی ۴ کیلومتری (۲.۵ مایلی) هستند. این دو آشکارساز در ایالتهای واشنگتن و لوئیزیانا، با فاصلهی تقریبی ۳۰۰۰ کیلومتر (۱۹۰۰ مایل) از یکدیگر قرار گرفتهاند. این فاصلهی زیاد به دانشمندان کمک میکند تا سیگنالهای واقعی امواج گرانشی را از نویزهای محیطی تشخیص دهند.
نحوهی عملکرد LIGO
هر بازوی LIGO یک تداخلسنج لیزری است که به شکل L ساخته شده است. نحوهی عملکرد آن به این صورت است که یک پرتو لیزر به دو نیم تقسیم شده و هر نیمه به یکی از بازوها فرستاده میشود. در انتهای هر بازو، مجموعهای از آینهها قرار دارند که هر نیمه پرتو لیزر را صدها بار منعکس کرده و سپس آنها را به سمت نقطه شروع بازمیگردانند تا دوباره با یکدیگر ترکیب شوند.
با بررسی الگوی تداخل پرتوهای لیزر – یعنی نحوهی ترکیب قلهها و درههای امواج نور – دانشمندان میتوانند تشخیص دهند که آیا در طول آزمایش، موج گرانشی از آن منطقه عبور کرده است یا خیر. عبور موج گرانشی باعث تغییر بسیار جزئی در طول بازوها میشود که این تغییر توسط الگوی تداخل لیزر قابل تشخیص است. هرچه طول بازوها بیشتر باشد، ابزار حساستر خواهد بود؛ به همین دلیل است که LIGO طولانیترین تداخلسنجهای لیزری ساخته شده تا کنون را داراست.
دستاوردها و یافتهها
LIGO تاکنون موفق به شناسایی پدیدههای شگفتانگیز متعددی شده است. از جمله این دستاوردها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ادغام بین یک ستاره نوترونی و (احتمالاً) یک سیاهچاله فوقسبک
- برخوردهای متعدد بین ستارههای نوترونی
این مشاهدات، اطلاعات ارزشمندی در مورد ماهیت این اجرام سنگین و پویایی کیهان در اختیار دانشمندان قرار داده است.
جالب است بدانید که LIGO حتی قادر به شناسایی پدیدههای غیرمنتظرهای مانند دستهای از کلاغها که در حال نوک زدن به قندیلهای یخی در تأسیسات واشنگتن بودند نیز شده است! هرچند این مشاهده پیامدهای کمتری برای درک پویایی جهان دارد، اما نشان از دقت بالای این دستگاه دارد.
شکار امواج گرانشی، تلاشی برای رمزگشایی از اسرار کیهان و درک بهتر قوانین حاکم بر آن است. با پیشرفت تکنولوژی و ساخت آشکارسازهای حساستر، انتظار میرود که در آیندهای نزدیک، اطلاعات بسیار بیشتری از این طریق به دست آوریم و پرده از رازهای بیشتری از کیهان برداریم.