Kí ni àwọn ìgbì omi òòfà àti àwárí wọn
Àwọn ìgbì omi òògùn jẹ́ ọ̀kan lára àwọn àwárí tó yanilẹ́nu jùlọ nínú ìmọ̀ fisiksi òde òní nítorí wọ́n fún ènìyàn ní “ọ̀nà tuntun” láti wo àgbáyé. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ ayé ti gbẹ́kẹ̀lé ìmọ́lẹ̀ tẹ́lẹ̀—láti ìmọ́lẹ̀ tí a lè rí, rédíò, infrared, sí X-ray—àwọn ìgbì omi òògùn jẹ́ kí a gbọ́ “ìgbọ̀n” ààyè àti àkókò fúnrarẹ̀. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí kì í ṣe èrò lásán; a ti ṣàwárí àwọn ìgbì omi òògùn ní tààràtà, èyí sì ṣí orí tuntun nínú ìwádìí àgbáyé, pàápàá jùlọ nípa àwọn nǹkan líle bí ihò dúdú àti ìràwọ̀ neutron.
Kí ni àwọn ìgbì omi òòfà?
Ní ṣókí, àwọn ìgbì omi òògùn jẹ́ ìgbì omi tàbí “ìgbì omi” tí ó ń tàn káàkiri ààyè-àkókò nítorí ìyárasí ibi-ìwọ̀n ńlá kan. Èrò ti ààyè-àkókò wá láti inú Ìmọ̀-ẹ̀rọ Ìbáramu ti Albert Einstein (1915), èyí tí ó wo agbára òògùn kìí ṣe agbára tí ó fani mọ́ra, gẹ́gẹ́ bí ó ti rí nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ Newtonian, ṣùgbọ́n gẹ́gẹ́ bí ìyípo ààyè àti àkókò nítorí wíwà ibi-ìwọ̀n àti agbára. Nígbà tí àwọn ibi-ìwọ̀n ńlá bá ń gbéra ní àwọn ọ̀nà kan—fún àpẹẹrẹ, àwọn ihò dúdú méjì tí ń yí ara wọn ká—ìyípo ààyè-àkókò yípadà ní agbára ìyípadà ó sì ń tú àwọn ìdààmú tí ó tàn káàkiri ní gbogbo ọ̀nà. Àwọn ìdààmú wọ̀nyí ni a ń pè ní àwọn ìgbì omi òògùn.
Àwọn ìgbì omi òògùn máa ń rìn ní iyàrá ìmọ́lẹ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, ipa wọn lórí àwọn ohun tí wọ́n ń kọjá kéré gan-an. Fojú inú wo ibi méjì tí ó jìnnà síra ní kìlómítà kan: ìgbì omi òògùn tí ń kọjá lè yí iyàrá náà padà pẹ̀lú ìwọ̀n tí kò tó ìwọ̀n iwọ̀n proton kan. Nítorí náà, bó tilẹ̀ jẹ́ pé èrò náà ti wà láti ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún, ó nílò ìmọ̀ ẹ̀rọ tí ó lọ́jú gan-an láti fi hàn pé ó jẹ́ bẹ́ẹ̀.
Àwọn orísun ìgbì omi òòfà ní àgbáyé
Kìí ṣe gbogbo ìṣípopo ìgbì omi ló ń mú ìgbì omi òògùn tó ṣeé wọ̀n jáde. Àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ ojoojúmọ́ bíi ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ tó ń rìn tàbí ẹni tó ń sáré máa ń mú ìgbì omi òògùn jáde ní ti ìmọ̀ ẹ̀rọ, ṣùgbọ́n ìwọ̀n wọn kéré jù láti rí. Àwọn ìgbì omi òògùn tó ṣeé fihàn sábà máa ń wá láti inú àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àgbáyé tó ní ìṣùpọ̀ ńlá, ìṣípo tó le koko, àti ìṣípo àìdọ́gba.
Díẹ̀ lára àwọn orísun pàtàkì tí àwọn ìgbì omi òòfà ń gbé jáde ni:
1. Ìṣọ̀kan ihò dúdú
Àwọn ihò dúdú méjì tí ń yípo yóò pàdánù agbára nípasẹ̀ ìgbì òòfà, àwọn ìyípo wọn yóò dínkù, wọn yóò sì dojúkọ ara wọn nígbẹ̀yìn gbẹ́yín. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí yóò mú àmì ìgbì òòfà alágbára jáde.
2. Ìṣọ̀kan ìràwọ̀ Neutron
Ìràwọ̀ neutron ni ìsàlẹ̀ ìràwọ̀ ńlá kan tí ó nípọn. Nígbà tí ìràwọ̀ neutron méjì bá para pọ̀, ní àfikún sí ṣíṣe àwọn ìgbì òòfà, ìṣẹ̀lẹ̀ yìí tún lè mú ìmọ́lẹ̀ jáde ní onírúurú ìgbì omi kí ó sì mú àwọn èròjà wúwo bí wúrà jáde.
3. Àwọn supernovae àti àwọn ìbúgbàù ìràwọ̀ ńláńlá
Ìwólulẹ̀ àárín ìràwọ̀ kan máa ń jẹ́ àìdọ́gba nígbà míì, ó sì lè mú kí ìgbì òòfà jáde, bó tilẹ̀ jẹ́ pé wíwá wọn lè ṣòro gan-an.
4. Ìyípo àìpé ti àwọn ìràwọ̀ neutron
Tí ìràwọ̀ neutron bá ń yípo pẹ̀lú “ìbúgbà” díẹ̀ tàbí àìdọ́gba, ó lè máa tú ìgbì òòfà jáde nígbà gbogbo.
5. Àwọn ìgbì omi òòfà àtijọ́
Àbá kan wà pé ọsẹ ti awọn ọsẹ Àwọn ìpele ìbẹ̀rẹ̀ mú kí àwọn ìgbì omi òòfà tí ó “dì” sínú ààyè ìgbáyé. Tí a bá rí i, èyí lè fúnni ní àmì nípa àwọn ìṣẹ́jú àkọ́kọ́ lẹ́yìn náà. Iro nlala.
Láti èrò Einstein sí ẹ̀rí àkọ́kọ́
Einstein sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìgbì omi òògùn ní ọdún 1916 (ó sì tún wọn ṣe ní ọdún 1918) ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ìṣọ̀kan ti Ìbáramu Gbogbogbò. Ṣùgbọ́n fún ọ̀pọ̀ ọdún, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti ń jiyàn bóyá ìgbì omi òògùn jẹ́ ohun èlò gidi tàbí ohun èlò ìṣirò lásán. Ìṣòro náà wá láti òtítọ́ pé àkókò àyè jẹ́ ohun alágbára; lílóye ohun tí a lè fi “ṣe àyẹ̀wò” ní tòótọ́ kì í sábà rọrùn.
Àkókò ìyípadà pàtàkì kan wáyé ní àárín ọ̀rúndún ogún nígbà tí ẹ̀kọ́ nípa ìbáramu wáyé tí àwọn onímọ̀ nípa físíìsì sì bẹ̀rẹ̀ sí í lóye pé àwọn ìgbì òòfà máa ń gbé agbára gidi. Tí ètò kan bá pàdánù agbára nípa títú àwọn ìgbì òòfà jáde, nígbà náà ìyípo tàbí ìṣípo rẹ̀ yẹ kí ó yípadà ní ọ̀nà tí a lè wọ̀n.
Ẹ̀rí tí kò ṣe tààrà: Hulse–Taylor binary pulsars
Ní ọdún 1974, àwọn onímọ̀ ìjìnlẹ̀ sánmọ̀ méjì—Russell Hulse àti Joseph Taylor—ṣe àwárí ètò pulsar onípele méjì kan tí a ń pè ní PSR B1913+16. Àwọn Pulsars jẹ́ ìràwọ̀ neutron tí ó ń tú àwọn àmì rédíò onígbà díẹ̀ jáde bí “àwọn ilé ìmọ́lẹ̀.” Nínú ètò binary kan, pulsar kan ń yí ìràwọ̀ neutron mìíràn ká. Lọ́nà ìyanu, àkókò ìyípo ti ètò yìí ń dínkù díẹ̀díẹ̀: àwọn nǹkan méjèèjì ń sún mọ́ ara wọn.
Ìdínkù yìí bá àwọn àsọtẹ́lẹ̀ Ìbáramu Gbogbogbò mu nípa pípadánù agbára nípasẹ̀ àwọn ìgbì òògùn. Èyí fúnni ní ẹ̀rí tí kò ṣe tààrà tó lágbára pé àwọn ìgbì òògùn wà. Fún àwárí yìí, Hulse àti Taylor gba Ẹ̀bùn Nobel ní Físíìsì ní ọdún 1993.
Àwárí tààrà: Ìkọlù LIGO àti ìkọlù ihò dúdú
Láìka ẹ̀rí tí ó lágbára sí, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ṣì ń lépa wíwá ìwádìí tààrà: gbígbà àwọn ìgbì omi òòfà bí wọ́n ṣe ń kọjá ní ayé. Ìsapá yìí dojúkọ àwọn ìpèníjà pàtàkì nítorí pé ìwọ̀n ìgbì omi náà kéré gan-an. Ojútùú náà ni láti lo ẹ̀rọ interferometer lésà, ẹ̀rọ kan tí ó lè wọn àwọn ìyípadà kékeré ní ọ̀nà jíjìn.
Bawo ni LIGO ṣe n ṣiṣẹ?
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) jẹ́ iṣẹ́ ńlá kan ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà pẹ̀lú àwọn ohun èlò pàtàkì méjì: ọ̀kan ní Hanford, Washington, àti ọ̀kan ní Livingston, Louisiana. Ọ̀kọ̀ọ̀kan ní apá interferometer gígùn kìlómítà mẹ́rin. A pín ìtànṣán laser sí méjì tí ó ń rìn kiri àti síwájú pẹ̀lú àwọn apá, lẹ́yìn náà a tún para pọ̀. Nígbà tí ìgbì òòfà bá kọjá, ó máa ń yí gígùn apá tí ó gbéṣẹ́ padà díẹ̀, ó sì máa ń mú kí ìdènà tí a lè wọ̀n, tí ó sì yípadà, wáyé.
Níní àwọn ohun èlò ìwádìí méjì ní àwọn ibi ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ṣe pàtàkì láti rí i dájú pé àmì tí a rí kì í ṣe nítorí ìdènà agbègbè (bíi ìsẹ̀lẹ̀ kékeré, ìgbọ̀nsẹ̀ ọkọ̀, tàbí àwọn nǹkan mìíràn tó ń fa àyíká). Tí àwọn ohun èlò ìwádìí méjèèjì bá rí ìlànà tó báramu pẹ̀lú àkókò tó yẹ, àmì náà ṣeé ṣe kí ó jẹ́ ìgbì òòfà láti ojú ọ̀run.
Àwárí àkọ́kọ́: GW150914
Ní ọjọ́ kẹrìnlá oṣù kẹsàn-án ọdún 2015, LIGO ṣàwárí àmì kan tí orúkọ rẹ̀ ń jẹ́ GW150914 lẹ́yìn náà. Àmì yìí bẹ̀rẹ̀ láti inú ìṣọ̀kan àwọn ihò dúdú méjì pẹ̀lú ìwọ̀n ìṣùpọ̀ tó tó ìlọ́po mẹ́wàá ìwọ̀n oòrùn, tó ń ṣẹlẹ̀ ju bílíọ̀nù kan ọdún ìmọ́lẹ̀ láti Ayé lọ. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí mú “ìró” jáde: ìbísí kíákíá nínú ìgbóná àti ìbúgbà tí ó dé òkè bí àwọn ihò dúdú méjèèjì ṣe para pọ̀, lẹ́yìn náà wọ́n rọ.
Wọ́n kéde ìkéde náà ní oṣù Kejì ọdún 2016, wọ́n sì yìn ín lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ gẹ́gẹ́ bí àmì pàtàkì kan. Kì í ṣe pé àwárí yìí fi hàn pé ìgbì omi òòfà ló fà á nìkan ni, ó tún jẹ́ àmì àkọ́kọ́ tí wọ́n fi rí ètò ihò dúdú méjì.
Fún àwọn àfikún pàtàkì tí wọ́n ṣe sí LIGO, wọ́n fún Rainer Weiss, Barry C. Barish, àti Kip S. Thorne ní ẹ̀bùn Nobel ní Fisiksi ní ọdún 2017.
Kí ló dé tí wíwá àwọn ìgbì omi òòfà ṣe pàtàkì?
A sábà máa ń pe wíwá àwọn ìgbì omi òòfà ní ìbẹ̀rẹ̀ àkókò ìjì ìjì ìjì ìjì ìjì ìjì. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìdí ló wà tí èyí fi jẹ́ àyípadà:
1. Ṣíṣí àwọn “ìmọ̀lára” tuntun láti kíyèsí àgbáyé
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun àgbáyé, bíi ihò dúdú, kò máa ń tú ìmọ́lẹ̀ jáde lọ́nà tí ó rọrùn láti rí. Àwọn ìgbì omi òòfà máa ń jẹ́ kí a kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn ohun wọ̀nyí ní tààrà nípasẹ̀ ipa wọn lórí àkókò àgbáyé.
2. Idanwo ibatan gbogbogbo labẹ awọn ipo to le koko
Ìṣọ̀kan ihò dúdú ní agbára lílágbára àti iyàrá gíga tó ga gan-an. Wọ́n jẹ́ yàrá ìwádìí àdánidá fún dídán àwọn ẹ̀kọ́ Einstein wò ní àwọn ipò tó le koko tí ó ṣòro láti ṣe àtúnṣe lórí ilẹ̀ ayé.
3. Mọ ibi tí àwọn èròjà tó wúwo ti wá.
A ti fihan pe awọn isopọ irawọ neutron ni nkan ṣe pẹlu dida awọn eroja ti o wuwo nipasẹ ilana-r (ipeja neutron ni iyara). Eyi ṣe iranlọwọ lati dahun ibeere naa: nibo ni awọn neutron ti wa? orisun wura ati platinum ni agbaye?
4. Ṣíṣàfihàn iye àwọn ihò dúdú àti ìràwọ̀ neutron
Pẹ̀lú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwárí, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì lè wọn ìpínkiri ibi-pupọ, ìwọ̀n ìṣọ̀kan, àti ìtàn ìṣẹ̀dá àwọn ohun kékeré wọ̀nyí.
Penutup
Àwọn ìgbì omi òògùn jẹ́ ìgbì omi ní àkókò àyè tí Einstein sọ tẹ́lẹ̀ ní ọgọ́rùn-ún ọdún sẹ́yìn, tí a sì fi ẹ̀rí tí kò ṣe tààrà hàn nípasẹ̀ ẹ̀rí àìtaara nínú àwọn pulsars binary àti ìwárí tààrà láti ọwọ́ LIGO ní ọdún 2015. Àwárí yìí kìí ṣe àṣeyọrí ìmọ̀-ẹ̀rọ nìkan, ṣùgbọ́n ìyípadà nínú ọ̀nà tí àwọn ènìyàn ń gbà wo àgbáyé: a lè “fetísílẹ̀” sí àgbáyé nísinsìnyí, kìí ṣe rí i nìkan. Bí àwọn ohun èlò ìwádìí tuntun àti àjọṣepọ̀ kárí ayé (bíi Virgo ní Yúróòpù, KAGRA ní Japan, àti LISA tí a gbèrò ní àgbáyé) ṣe ń dàgbàsókè, a retí pé ọjọ́ iwájú ìràwọ̀ òògùn òògùn yóò túbọ̀ di ọlọ́rọ̀ sí i, tí yóò mú wa sún mọ́ ìdáhùn sí àwọn ohun ìjìnlẹ̀ ńláńlá àgbáyé.
