כחלק מתורת היחסות הכללית שלו, חזה אינשטיין כי המסה צריכה לפלוט גלי כבידה. הוא אמור להיות מסוגל לאתר את גלי הכובד החזקים ביותר כאשר הם עוברים בכדור הארץ. ומצפה כוכבים מבוסס שמתוכנן להשקה בשנת 2015 בשם LISA צריך להיות חזק יותר.
מדענים קרובים למעשה לראות גלי כבידה. אשראי תמונה: נאס"א
כוח המשיכה הוא כוח מוכר. זו הסיבה לפחד הגבהים. הוא מחזיק את הירח לכדור הארץ, האדמה לשמש. זה מונע מהבירה לצוף מכוסותינו.
אבל איך? האם כדור הארץ שולח הודעות חשאיות לירח?
ובכן, כן - סוג של.
אנה פלנגן, פרופסור חבר לקורנל לפיזיקה ואסטרונומיה, הקדיש את חייו להבנת כוח המשיכה מאז שהיה סטודנט באוניברסיטת קולג 'דבלין שבאירלנד. כעת, כמעט שני עשורים לאחר שעזב את אירלנד ללמוד דוקטורט שלו תחת הרלטיביסט המפורסם קיפ תורן במכון הטכנולוגי בקליפורניה, עבודתו מתמקדת בניבוי גודלם וצורתם של גלי הכבידה - תופעה חמקמקה שתחזית תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין מ -1916 אך שמעולם לא התגלו ישירות.
בשנת 1974, האסטרונומים של אוניברסיטת פרינסטון ראסל הולזה וג'וזף ה. טיילור ג'וניור מדדו בעקיפין את השפעתם של גלי הכובד על כוכבי נויטרונים המשותפים, תגלית שזכתה בהם בפרס נובל לפיזיקה ב -1993. בזכות עבודתם האחרונה של פלנגן ועמיתיו, מדענים עומדים כעת על סף לראות את גלי הכובד הראשונים ישירות.
צליל אינו יכול להתקיים בוואקום. זה דורש מדיום, כמו אוויר או מים, דרכו להעביר את המסר שלו. באופן דומה, כוח המשיכה אינו יכול להתקיים באפס. גם הוא זקוק למדיום דרכו להעביר את המסר שלו. איינשטיין תיאר כי המדיום הזה הוא חלל וזמן, או "הבד במרחב".
שינויים בלחץ - חבטה על תוף, חוט קול רוטט - מייצרים גלי קול, אדוות באוויר. על פי התיאוריה של איינשטיין, שינויים במסה - התנגשות של שני כוכבים, אבק הנוחת על מדף ספרים - מייצרים גלי כוח משיכה, אדוות בחלל.
מכיוון שלרוב העצמים היומיומיים יש מסה, גלי הכבידה צריכים להיות סביבנו. אז למה אנחנו לא יכולים למצוא כאלה?
"גלי הכבידה החזקים ביותר יגרמו להפרעות ניתנות למדידה בכדור הארץ קטנות פי אלף מגרעין אטומי", הסביר פלנגן. "גילוים הוא אתגר טכני עצום."
התגובה לאתגר הזה היא LIGO, מצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר בלייזר, ניסוי אדיר שכלל שיתוף פעולה של יותר מ -300 מדענים.
LIGO מורכבת משני מתקנים זה מזה במרחק של 2,000 מיילים זה מזה - אחד בהנפורד, וושינגטון, ואחד בליווינגסטון, לה. כל מתקן מעוצב כ- "L" ענקי, עם שתי זרועות באורך של 2.5 מילין, העשויות קוטר של מטר וחצי. צינורות ואקום עטופים בבטון. אלומות לייזר אולטרה יציבות חוצות את הצינורות, מקפצות בין מראות בסוף כל זרוע. מדענים מצפים שגל הכובד החולף ימתח זרוע אחת ולוחץ את הזרוע השנייה וגורם לשני הלייזרים לנסוע מרחקים שונים במקצת.
לאחר מכן ניתן למדוד את ההבדל על ידי "הפרעה" ללייזרים שבהם הזרועות מצטלבות. זה דומה לשתי מכוניות המהירות בניצב לכיוון פרשת דרכים. אם הם נוסעים באותה מהירות ובמרחק, הם תמיד יתרסו. אבל אם המרחקים שונים הם עשויים להחמיץ. פלנגן ועמיתיו מקווים להחמצה.
יתר על כן, בדיוק עד כמה הלייזרים פוגעים או מתפספסים יספק מידע על המאפיינים ומקורו של גל הכבידה. תפקידו של פלנגן הוא לחזות את המאפיינים האלה כך שעמיתיו ב- LIGO יידעו מה לחפש.
בשל מגבלות טכנולוגיות, LIGO מסוגלת רק לחוש גלי כבידה של תדרים מסוימים ממקורות עוצמתיים, כולל פיצוצים של סופרנובה בנתיב החלב ולסתובב במהירות או לשתף סביב כוכבי נויטרונים בשני החלב או בגלקסיות רחוקות.
כדי להרחיב מקורות פוטנציאליים, נאס"א וסוכנות החלל האירופית כבר מתכננים את ממשיכו של LIGO, LISA, אנטנת החלל הלייזר. LISA דומה במושג ל- LIGO, אלא שהלייזרים יתנפצו בין שלושה לוויינים במרחק של 3 מיליון קילומטרים זה מזה, שמשתרכים על כדור הארץ במסלול סביב השמש. כתוצאה מכך, LISA תוכל לזהות גלים בתדרים נמוכים יותר מ- LIGO, כמו אלו המיוצרים על ידי התנגשות של כוכב נויטרונים עם חור שחור או התנגשות של שני חורים שחורים. LISA מתוכנן להשקה בשנת 2015.
פלנגן ומשתפי הפעולה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס פענחו לאחרונה את חתימת הגל הכבידתי שמתקבלת כאשר חור שחור סופר-מסיבי בולע כוכב נויטרונים בגודל שמש. זוהי חתימה שיהיה חשוב עבור LISA להכיר.
"כשליסה טסה עלינו לראות מאות דברים אלה", ציין פלנגן. "נוכל למדוד כיצד חלל וזמן מעוותים, ואיך המרחב אמור להתפתל על ידי חור שחור. אנו רואים קרינה אלקטרומגנטית, ואנחנו חושבים שזה כנראה חור שחור - אבל זה בערך עד שהגענו. זה יהיה מאוד מרגש לראות סוף סוף שהתורתיות אכן עובדת. "
אבל, הוא הזהיר, "יתכן וזה לא יצליח. אסטרונומים מבחינים כי התפשטות היקום מאיצה. הסבר אחד הוא שצריך לשנות את היחסות הכללית: איינשטיין היה צודק ברובו, אך בחלק מהמשטרים הדברים יכולים לעבוד אחרת. "
תומאס אוברסט הוא סופר מתמחה במדע בשירות החדשות של קורנל.
המקור המקורי: אוניברסיטת קורנל
