الكشف لأول مرة عن موجات الجاذبية (GW) من قبل الباحثين في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) في عام 2015 أحدث ثورة في علم الفلك. تتكون هذه الظاهرة من تموجات في الزمكان ناتجة عن اندماج الأجسام الضخمة وكان متوقعا قبل قرن من الزمان نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
في السنوات القادمة ، سيتقدم هذا المجال المزدهر بشكل كبير بفضل إدخال مراصد الجيل التالي ، مثل هوائي الفضاء مقياس التداخل بالليزر (ليزا).
بحساسية أكبر ، سيتمكن علماء الفلك من تتبع أحداث GW إلى مصدرها واستخدامها لاستكشاف الأجزاء الداخلية من أشياء غريبة و ال قوانين الفيزياء. كجزء من رحلة 2050 دورة التخطيط ، تدرس وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) موضوعات المهمة التي يمكن أن تكون جاهزة بحلول عام 2050 – بما في ذلك علم الفلك GW.
في الورقة الأخيرةوالباحثين من وكالة الفضاء الأوروبية قسم تحليل المهمة وقدمت جامعة جلاسكو مفهومًا جديدًا من شأنه أن يبني على LISA – المعروف باسم ليزا ماكس. كما أفادوا ، يمكن لهذا المرصد أن يحسن حساسية GW بمقدار ضعفين.
قاد البحث الفيزيائي النظري الدكتور فالديمار مارتينز، محلل مهمة في وكالة الفضاء الأوروبية مركز عمليات الفضاء الأوروبية (ESOC) في دارمشتات ، ألمانيا. وانضم إليه مهندس فضاء وعالم فيزياء فلكية مايكل خان، وهو أيضًا محلل مهمات في ESOC وعالم فيزياء فلكية الدكتور جان بابتيست بايل، زميل أبحاث في علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة جلاسكو.
الورقة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها ظهرت على الإنترنت مؤخرًا وتتم مراجعتها حاليًا للنشر من قبل المجلة الجاذبية الكلاسيكية والكمية.
https://www.youtube.com/watch؟v=3jjjyCMWNPA إطار الحدود = “0 ″ allow =” مقياس التسارع ؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة الحافظة. الوسائط المشفرة جيروسكوب؛ صور في صور؛ مشاركة الويب “allowfullscreen>
منذ أن اكتشفها علماء LIGO لأول مرة في عام 2015 ، قام الباحثون في LIGO والمراصد الأخرى في جميع أنحاء العالم بتنقيح أنواع أحداث GW التي يمكنهم اكتشافها. وهذا يشمل مرصد برج العذراء في إيطاليا (بالقرب من بيزا) وكاشف Kamioka لموجات الجاذبية (KAGRA) في هيدا ، اليابان. منذ ذلك الحين ، دخلت هذه المراصد في شراكة مع LIGO ، وشكلت Ligo-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration.
أدت جهود هذه المراصد وغيرها ، بالإضافة إلى الترقيات التي وفرت حساسية متزايدة ، إلى مضاعفة عدد الأحداث المكتشفة بل وتعقب بعضها إلى مصادرها.
كما قال الدكتور مارتينز لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، كان هذا العمل الرائد لا يقدر بثمن. ولكن مثل جميع أشكال علم الفلك ، فإن التقدم المستقبلي يعتمد جزئيًا على وجود مراصد في الفضاء:
“الآن وبعد أن أصبح من الممكن قياس موجات الجاذبية ، يريد علماء الفلك استخدامها كمصدر إضافي للمعلومات حيث كانت الموجات الكهرومغناطيسية فقط متوفرة في السابق.
الكواشف الأرضية ، مثل LIGO / Virgo / Kagra حساسة في نطاق التردد من عشرات هيرتز إلى عدة كيلو هرتز. هذا يجعلها حساسة لمصادر مثل عمليات اندماج الثقوب السوداء لعشرات من الكتل الشمسية.
“ومع ذلك ، فمن المعروف أن الأجسام الأكبر حجمًا ، مثل الثقوب السوداء فائقة الكتلة (> 10^ 6 الكتل الشمسية) الموجودة في مركز المجرات. ينتج عن اندماج هذه الأجسام موجات ثقالية أقل بكثير من النطاق الحساس للكاشفات الأرضية.
لرؤيتهم ، علينا الذهاب إلى الفضاء وإنشاء مرصد ، مثل LISA ، يبلغ طول ذراعه 2.5 مليون كيلومتر “.
حتى الآن ، اكتشف علماء الفلك أحداث GW الناجمة عن الثقوب السوداء الثنائية (BBHs) أو النجوم النيوترونية الثنائية (أحداث كيلونوفا) ، حيث اندمجت الأجسام التي تدور في مدار مشترك في النهاية. من المفترض أيضًا أن هناك العديد من المصادر المحتملة الأخرى ، ودراسة هذه الأحداث يمكن أن تعزز فهمنا للكون.
قال الدكتور مارتينز: “من بينها موجات الجاذبية البدائية التي تم إنتاجها أثناء العمليات بعد جزء من الثانية من الانفجار العظيم”. “نأمل أن تتمكن LISA من اكتشاف ذلك ، لكن هذا ليس واضحًا بعد. هذا أحد الأسباب التي تجعل الكاشفات ذات الحساسية العالية و / أو نطاقات التردد المختلفة في الاعتبار لبرنامج Voyage 2050.”
رحلة 2050 هي أحدث دورة تخطيط لتصبح جزءًا من البرنامج العلمي للوكالة ، والأساس و “البرنامج الإلزامي” الرئيسي لوكالة الفضاء الأوروبية. يجب على جميع الدول الأعضاء المساهمة ، ويتم اختيار الأهداف العلمية والمقترحات والتمويل بقرار بالإجماع.
تهدف هذه الدورات إلى تحديد أفق تمويل طويل الأجل يسمح للدول الأعضاء بالتخطيط لأولوياتها في وقت مبكر وتزويد المجتمع العلمي الأوروبي برؤية واضحة لمجالات البحث التي تستحق الاستثمار والتنمية.
منذ الثمانينيات ، تم التخطيط للبرنامج بدورات تبلغ حوالي 20 عامًا ، بما يتوافق مع مقدار الوقت اللازم لإعداد بعثات فضائية طموحة.
تأسست دورة التخطيط الأولى (Horizon 2000) في عام 1984 وتألفت من القرارات التي أدت إلى بعثات المرصد الشمسي والهيليوسفير (SOHO) والمجموعة العنقودية وروزيتا و XMM-Newton و Herschel من منتصف التسعينيات إلى أوائل القرن الحادي والعشرين. في عام 2005 ، تم إطلاق دورة تخطيط أخرى (الرؤية الكونية) ، بما في ذلك مقترحات المهام التي سيتم تحقيقها بين عامي 2015 و 2025.
مهد هذا الطريق لمهمات مثل التي تم إطلاقها مؤخرًا مستكشف أقمار كوكب المشتري الجليدي (عصير) و تلسكوب متقدم للفيزياء الفلكية عالية الطاقة (ATHENA) من المقرر إطلاق بعثات مرصد الأشعة السينية و LISA بحلول عام 2030.
أحدث دورة ، رحلة 2050 ، بدأها مدير العلوم في وكالة الفضاء الأوروبية كارول مونديل لاختيار الخصائص العلمية لمتابعة بعثتي ATHENA و LISA.
في حين أن هذه المهام سوف تغير قواعد اللعبة ، لا سيما في التعاون ، يقترح الدكتور Martens وزملاؤه طرقًا يمكن من خلالها تعزيز مهمة LISA بشكل أكبر.
كما أوضح:
“الفكرة الأساسية لـ LISAmax هي اكتشاف GW عند ترددات أقل حتى مما يمكن أن تفعله LISA. لكي تكون حساسًا لهذه الترددات ، يجب على المرء زيادة أذرع الليزر للكاشف.
الأذرع الأكبر تعني أطوال موجية أكبر وبالتالي ترددات أقل. تم وضع المركبات الفضائية الثلاث LISAmax بالقرب من نقاط لاغرانج المثلثة في نظام صن-إيرث ، مما يمنح الكاشف طول ذراع يبلغ 259 مليون كيلومتر.
للمقارنة ، يبلغ طول أذرع LISA 2.5 مليون كيلومتر. هذا يجعل LISAmax حساسًا لـ GWs في نطاق micro-Hertz ويفتح نافذة جديدة لعلم فلك GW.
“بشكل عام ، يمكن قياس أي مصدر يمكن قياسه بواسطة LISA أقل من 1 mHz باستخدام LISAmax بنسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل بحوالي مرتين من حيث الحجم.
أحد الأمثلة التي تمت مناقشتها في الورقة هو المرحلة الملهمة لثنائيات الثقوب السوداء الهائلة. في حين أن LISA ستكون قادرة فقط على رؤية مثل هذه المصادر قبل وقت قصير من حدث الاندماج النهائي ، يمكن لـ LISAmax مراقبة هذه الكائنات قبل آلاف السنين ، مما يسمح بقياس أفضل بكثير لمعايير معينة. “
يدرس المجتمع العلمي هذا المفهوم ، والذي يمكن أن يكون له آثار جذرية على مستقبل علم الفلك GW. بالإضافة إلى توسيع نطاق أحداث GW التي يمكن اكتشافها ، يمكن لمراصد GW من الجيل التالي تتبع المزيد من الأحداث إلى مصادرها.
علاوة على ذلك ، يتوقع علماء الفلك أن GWs ستسمح لهم باستكشاف قوانين الفيزياء ، والتحقق من الأجزاء الداخلية للأجسام المتطرفة ، وحتى المساعدة في دراسة الكواكب والأقمار الصناعية.
يعد الاقتراح الذي قدمه الدكتور Martens وزملاؤه أحد مفاهيم GW العديدة المقدمة إلى ESA لبرنامج Voyage 2050. تتضمن هذه المفاهيم مقياس التداخل الفضائي الذي من شأنه مسح السماء بحثًا عن GWs في ملي هرتز إلى ميكروهيرتز (ميغا هرتز إلى µهرتز) نطاق التردد.
يقترح آخر كيف يمكن استخدام مقاييس التداخل الحساسة لـ GWs في نطاق mHz لمعرفة المزيد عن طبيعة الثقوب السوداء. يوضح البعض الآخر كيف يمكن للملاحظات في نطاق ديسيهيرتز (dHz) أن توفر “رابط مفقود“لعلم الفلك GW ، بينما علم الفلك الزاوي يمكن أن تساعد في تتبع GWs إلى مصدرها.
البحث في فيزياء الكون المبكر ، والذي يتضمن دراسة موجات الجاذبية البدائية ، هو أيضًا موضوع رئيسي لبرنامج ESA’s Voyage 2050. من خلال فحص GWs التي تم إنشاؤها خلال الحقبة التضخمية ، سيتمكن العلماء أخيرًا من استكشاف الفيزياء والفيزياء الدقيقة لهذه الفترة الكونية المبكرة.
تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. إقرأ ال المقالة الأصلية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”