Pêlên Gravîtasyonê û Vedîtina Wan çi ne
Pêlên gravîtasyonê yek ji keşfên herî ecêb ên fîzîka nûjen in, ji ber ku ew "rêyek nû" didin mirovan da ku gerdûnê çavdêrî bikin. Her çend astronomî berê xwe dispêre ronahiyê - ji ronahiya dîtbar, radyo, înfrared, bigire heya tîrêjên X - pêlên gravîtasyonê dihêle ku em "lerizînên" fezayê û demê bi xwe bibihîzin. Ev diyarde ne tenê teoriyek e; pêlên gravîtasyonê rasterast hatine tespît kirin, ku di lêkolînên kozmîk de, nemaze di derbarê tiştên ekstrem ên wekî kunên reş û stêrkên notron de, serdemek nû vedike.
Pêlên gravîtasyonê çi ne?
Bi gotineke hêsan, pêlên gravîtasyonê pêl an "pêl" in ku di feza-demê de ji ber lezandina girseyek pir mezin belav dibin. Têgeha feza-demê ji Teoriya Giştî ya Relatîvîteyê (1915) ya Albert Einstein tê, ku gravîtasyonê ne wekî hêzek kişandinê, wekî di fîzîka Newtonî de, lê wekî xêzbûnek feza û demê ji ber hebûna girseyê û enerjiyê dibîne. Dema ku girseyên mezin bi hin awayan diçin - mînakî, du kunên reş li dora hev dizivirin - xêzbûna feza-demê bi dînamîkî diguhere û xitimandinên ku di hemî aliyan de belav dibin derdixe. Van xitimandinan wekî pêlên gravîtasyonê têne binavkirin.
Pêlên gravîtasyonê bi leza ronahiyê diçin. Lêbelê, bandora wan li ser tiştên ku ew di nav wan re derbas dibin pir piçûk e. Du xalên ku kîlometreyek ji hev dûr in xeyal bikin: pêlek gravîtasyonê ya ku derbas dibe dikare wê dûriyê bi qasî diametera protonekê biguherîne. Ji ber vê yekê, her çend ev fikir ji destpêka sedsala 20-an vir ve heye jî, ji bo îspatkirina wê teknolojiyek pir sofîstîke hewce bû.
Çavkaniyên pêlên gravîtasyonê di gerdûnê de
Ne hemû tevgerên girseyî pêlên gravîtasyonê yên pîvanbar çêdikin. Bûyerên rojane yên wekî otomobîlek ku dimeşe an kesek ku direve, bi teknîkî pêlên gravîtasyonê derdixin, lê amplîtûdên wan pir piçûk in ku werin tespît kirin. Pêlên gravîtasyonê yên çavdêrîkirî bi gelemperî ji bûyerên kozmîk ên ku girseyên mezin, lezdanên zêde û tevgera asîmetrîk vedihewînin derdikevin.
Hin ji çavkaniyên sereke yên pêlên gravîtasyonê ev in:
1. Yekbûna qulên reş
Du kunên reş ên li dora xwe digerin dê bi rêya pêlên gravîtasyonê enerjiyê winda bikin, rêgehên wan dê biçûk bibin, û di dawiyê de ew ê li hev bikevin û bibin yek. Ev bûyer dê sînyalek pêla gravîtasyonê ya bihêz çêbike.
2. Yekbûna stêrkên notronê
Stêrkeke notronê, navika mayî û tîr a stêrkek mezin e. Dema ku du stêrkên notronê dibin yek, ji bilî çêkirina pêlên gravîtasyonê, ev bûyer dikare ronahiyê di dirêjahiya pêlên cûda de jî derxe û hêmanên giran ên wekî zêr hilberîne.
3. Supernova û teqînên stêrkên mezin
Hilweşîna navika stêrkekê carinan asîmetrîk e û dikare pêlên gravîtasyonê derxe, her çend tespîtkirina wan pir dijwar be jî.
4. Zivirîna netemam a stêrkên notronê
Eger stêrkek notron bi "lêdanek" sivik an bêserûberî bizivire, ew dikare pêlên gravîtasyonê bi berdewamî biweşîne.
5. Pêlên gravîtasyonê yên seretayî
Tê texmînkirin ku gerdûna destpêkê pêlên gravîtasyonê çêkirine ku di paşxaneya kozmîk de "cemidîne". Ger were tespîtkirin, ev dikare nîşanan li ser saniyeyên pêşîn ên piştî Teqîna Mezin bide.
Ji teoriya Einstein heta delîla yekem
Einstein di sala 1916an de pêlên gravîtasyonê pêşbînî kir (û di sala 1918an de li gorî hevkêşeyên Rêjeyîtîfa Giştî ew baştir kirin. Lê bi dehsalan e, zanyar li ser vê yekê nîqaş dikin ka pêlên gravîtasyonê rast in an tenê berhemên matematîkî ne. Zehmetî ji wê rastiyê derdikeve ku feza-dem dînamîk e; fêmkirina tiştê ku "bi rastî" pîvandî ye ne her gav hêsan e.
Xalek werçerxî ya girîng di nîvê sedsala 20an de qewimî, dema ku teoriya rêlatîvîteyê pêş ket û fîzîknasan dest bi fêmkirina wê yekê kirin ku pêlên gravîtasyonê enerjiya rastîn hildigirin. Ger pergalek bi derxistina pêlên gravîtasyonê enerjiyê winda bike, wê demê divê rêgeha wê an tevgera wê bi awayekî pîvandî biguhere.
Delîlên nerasterast: Pulsarên dualî yên Hulse-Taylor
Di sala 1974an de, du stêrnas - Russell Hulse û Joseph Taylor - sîstemeke pulsarê ya dualî bi navê PSR B1913+16 keşf kirin. Pulsar stêrkên notronê ne ku sînyalên radyoyê yên periyodîk mîna "fenerên çira" derdixin. Di sîstemeke dualî de, pulsar li dora stêrkek notronê ya din dizivire. Bi awayekî ecêb, dewra orbîtasyonê ya vê sîstemê hêdî hêdî kêm dibe: her du tişt nêzîkî hev dibin.
Ev kêmbûn bi pêşbîniyên Relatîvîteya Giştî ya li ser windabûna enerjiyê bi rêya pêlên gravîtasyonê re pir rast li hev dike. Ev delîlên nerasterast ên pir xurt peyda dike ku pêlên gravîtasyonê hene. Ji bo vê keşfê, Hulse û Taylor Xelata Nobelê ya Fîzîkê ya 1993-an wergirtin.
Vedîtina rasterast: Lihevhatina LIGO û "bihîstina" qulên reş
Tevî delîlên nerasterast ên berbiçav, zanyar hîn jî li dû tespîtkirina rasterast in: girtina pêlên gravîtasyonê dema ku ew di Erdê re derbas dibin. Ev hewldan bi dijwarîyên girîng re rû bi rû dimîne ji ber ku amplîtûda pêlan pir piçûk e. Çareserî karanîna interferometreyek lazer e, amûrek ku dikare guhertinên pir piçûk ên dûrbûnê bipîve.
LIGO çawa dixebite?
LIGO (Çavdêriya Pêla Gravîtasyonê ya Înterferometreya Lazerê) projeyek mezin li Dewletên Yekbûyî ye ku du tesîsên sereke hene: yek li Hanford, Washington, û yek li Livingston, Louisiana. Her yek xwedî baskê înterferometreyê yê 4 kîlometre dirêj e. Tîrêjên lazerê dibin du tîrêj ku li ser baskan paş û pêş diçin, dûv re ji nû ve têne hev. Dema ku pêlek gravîtasyonê derbas dibe, ew dirêjahiya bi bandor a baskan pir hindik diguherîne, û şêweyek destwerdanê ya pîvandî û guhertî çêdike.
Hebûna du detektoran li cihên cuda pir girîng e ji bo ku piştrast bibe ku sînyala çavdêrîkirî ji ber destwerdana herêmî (wek erdhejek piçûk, lerizîna wesayîtê, an faktorên din ên hawîrdorê) nîne. Ger her du detektor bi derengketinek maqûl qalibek hevgirtî bibînin, îhtîmalek mezin heye ku sînyal pêlek gravîtasyonê ji fezayê be.
Tesbîtkirina yekem: GW150914
Di 14ê Îlona 2015an de, LIGO sînyalek ku paşê wekî GW150914 hate binavkirin tespît kir. Ev sînyal ji yekbûna du kunên reş ên ku girseya wan deh qat ji girseya Rojê mezintir e, derket holê, ku ji Erdê zêdetirî milyarek salên ronahiyê dûr bû. Vê bûyerê "çirp"ek çêkir: zêdebûnek bilez di frekans û mezinahîyê de ku dema ku her du kunên reş yek bûn gihîşt lûtkeyê, dû re kêm bû.
Daxuyaniya fermî di Sibata 2016an de hate kirin û di cih de wekî qonaxek girîng hate pêşwazîkirin. Vê keşfê ne tenê pêlên gravîtasyonê rasterast îspat kir, lê di heman demê de tespîtkirina yekem a rasterast a pergalek qulên reş ên dualî jî nîşan da.
Ji bo beşdariyên wan ên girîng di LIGO de, Xelata Nobelê ya Fîzîkê ya 2017an ji Rainer Weiss, Barry C. Barish, û Kip S. Thorne re hat dayîn.
Çima vedîtina pêlên gravîtasyonê girîng e?
Tesbîtkirina pêlên gravîtasyonê pir caran wekî destpêka serdema astronomiya pêlên gravîtasyonê tê binavkirin. Çend sedem hene ku çima ev şoreşger e:
1. Vekirina "hestên" nû ji bo çavdêriya gerdûnê
Gelek tiştên kozmîk, wek qulên reş, ronahiyek bi hêsanî nayê dîtin dernaxin. Pêlên gravîtasyonê dihêle ku em van tiştan rasterast bi rêya bandorên wan li ser feza-demê lêkolîn bikin.
2. Ceribandina rêlatîvîteya giştî di bin şert û mercên ekstrem de
Yekbûna qulên reş gravîtasyoneke pir bihêz û leza pir zêde dihewîne. Ew laboratuwareke xwezayî ne ji bo ceribandina teoriyên Einstein di şert û mercên dijwar de ku li ser Erdê dijwar e ku dubare bibin.
3. Koka hêmanên giran fêm bikin
Tê dîtin ku yekbûna stêrkên notronê bi çêbûna hêmanên giran bi rêya pêvajoya r (girtina notronê ya bilez) ve girêdayî ye. Ev yek dibe alîkar ku bersiva vê pirsê were dayîn: zêr û platîn ji ku derê di gerdûnê de hatine?
4. Nexşerêkirina nifûsa qulên reş û stêrkên notronê
Bi gelek tespîtan, zanyar dikarin belavbûna girseyî, rêjeyên yekbûnê, û dîroka çêbûna van objeyên kompakt bipîvin.
Penutup
Pêlên gravîtasyonê pêlên di fezayê de ne ku ji hêla Einstein ve zêdetirî sed sal berê hatine pêşbînîkirin û di dawiyê de bi delîlên nerasterast di pulsarên dualî de û tespîtkirina rasterast ji hêla LIGO ve di 2015-an de hatine piştrast kirin. Ev vedîtin ne tenê destkeftiyek teknîkî ye, lê guhertinek di awayê ku mirov li kozmosê dinêrin de ye: em êdî dikarin "guhdarî" li gerdûnê bikin, ne tenê wê bibînin. Her ku detektorên nû û hevkariyên gerdûnî (wek Virgo li Ewropayê, KAGRA li Japonya, û LISA ya plankirî li fezayê) pêşve diçin, tê payîn ku pêşeroja astronomiya pêlên gravîtasyonê hîn dewlemendtir bibe, ku me nêzîkî bersivên sirên herî mezin ên gerdûnê bike.
