اگر می توانستیم امواج گرانشی را ببینیم ...

این صحنه را تصور کنید: دو سیاهچاله ی غول پیکر، به فاصله ای کمتر از پهنای سامانه ی خورشید، مارپیچ وار به گرد یکدیگر در چرخش‌اند. این دو نزدیک و نزدیک تر می شوند تا به هم رسیده و با پیوستن به یکدیگر، یک زندان گرانشی غول آسا، بسیار بزرگ تر از خودشان پدید می آورند.

نمایی از این شبیه سازی

 ولی واقعا چه چیزی از این فرآیند می بینید؟ شاید هیچ! در واقع چنین رویدادهای سهمگینی می توانند در نهان و با پنهانکاری چشمگیری رخ دهند زیرا سرشت سیاهچاله ها به گونه ایست که هیچ نوری نمی گسیلند. ولی اگر چشمان ما می توانست به جای نور، امواج گرانشی را ببیند، داستان متفاوت می شد.

تصویری که اینجا می بینید نمایی از یک ویدیوی شبیه ساز است و چیزی را نشان می دهد که از ادغام دو سیاهچاله دیده می شود. این یک شبیه سازی رایانه ای از امواج گرانشی است که در پی برخورد غول آسای دو سیاهچاله می بایست موج‌زنان از نقطه ی برخورد دور شوند، چیزی مانند موج هایی که در اثر افتادن یک سنگ به درون یک آبگیر در سطح آب پدید می آید.

در مورد امواج گرانشی، آشفتگی به جای آب، در پیوستار فضازمان رخ می دهد. این پیوستار همان "تاروپودِ" ریاضیِ فضا و زمان است که آلبرت انیشتین برای توضیح گرانش به کار برد.

تابش گرانشی تاکنون تنها به طور نامستقیم دیده شده ولی به طور مستقیم، هرگز. دیده شدن مستقیم آن می تواند پنجره ای کاملا نوین به پژوهش کیهان بگشاید. از همین رو اخترشناسان در حال بررسی با تلسکوپ های زمینی و فضایی هستند و این برای آن ها به چالشی جدی تبدیل شده.

اندازه گیری تابش گرانشی به روش نامستقیم بی‌اندازه دشوار است. موج های آن "تلنگری" به اندازه ی ۱ جزء در هزار هزار هزار هزار میلیون به هر اتم وارد می کند. ساختن آشکارسازی که بتواند چنین تلنگری را آشکار کند مانند اندازه گرفتن فاصله ی زمین تا خورشید با دقتی به اندازه ی یک اتم هیدروژن است.

اکنون پس از چندین دهه پیشرفت فناوری و آزمایشگاه ها، آشکارهای روی زمین دارند به آن حس‌مندی مورد نیاز نزدیک می شوند [به گونه ای که] انتظار می رود نخستین آشکارسازی امواج گرانشی تا چند سال دیگر انجام شود. ولی این آشکارسازی ها تنها نیمی از تصویر را به ما نشان خواهند داد [زیرا] جرم سیاهچاله های برخوردی بسامد امواج گرانشی را تعیین می کنند.

ادغام سیاهچاله های کوچک که هر یک جرمی به اندازه ی چند برابر خورشید دارند، امواج گرانشی با بسامد بالایی پدید خواهد آورد که می توانند از روی زمین هم دیده شوند. ولی سیاهچاله های غول پیکر مرکز کهکشان ها که جرمشان به میلیون ها برابر خورشید می رسد، امواج گرانشی‌ای با بسامدهای بسیار کمتر تولید می کنند. دریافت این بسامدها به کمک سامانه های روی زمین امکان پذیر نیست زیرا آشفتگی های ناشی از زمین لرزه ها و نوفه های (نویزهای) دیگر بر سیگنال آن ها چیره می شود. از همین رو برای آشکارسازی آن ها به رصدخانه های هوایی و فضایی نیاز است.

سازمان فضایی اروپا هدف اصلی ماموریت فضایی آینده ی خود به نام برنامه ی Cosmic Vision را گرانش کیهانی قرار داده است. این برنامه از حدود ۲۰۳۴ آغاز خواهد شد.

این شبیه سازی در سال ۲۰۱۲ از سوی ناسا منتشر شده بود. برای آن در کیفیت ها، اندازه ها و نگارش های گوناگون به این پیوند بروید.

واژه نامه:

black hole - Solar System - computer simulation - gravitational wave - spacetime continuum - Albert Einstein - ravity - atom - Earth - Sun - hydrogen - gravitational radiation - frequency - galaxy - ESA - Cosmic Vision - NASA

منبع: ESA

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان