11 مارس 2024-© shutterstock/Andrey VP
تیمی از فیزیکدانان روشی را برای تشخیص امواج گرانشی با فرکانس‌های پایینی ابداع کرده‌اند که می‌توانند اسرار ادغام اولیه سیاه‌چاله‌های پرجرم را باز کنند.روش جدید می تواند امواج گرانشی را که تقریباً هر هزار سال یک بار در نوسان هستند، شناسایی کند که 100 برابر کندتر از هر امواج گرانشی اندازه گیری شده قبلی است.
دکتر جف درور، استادیار فیزیک در دانشگاه فلوریدا و یکی از نویسندگان مطالعه جدید، گفت: «این امواج از دورترین نقاط جهان به ما می‌رسند و می‌توانند بر نحوه حرکت نور تأثیر بگذارند. .مطالعه این امواج از کیهان اولیه به ما کمک می کند تا تصویر کاملی از تاریخ کیهانی خود بسازیم، مشابه اکتشافات قبلی پس زمینه مایکروویو کیهانی.”
این اثر در Physical Review Letters منتشر شده است.
امواج گرانشی چیست؟
امواج گرانشی مانند امواج در فضا هستند.آنها هم در فرکانس و هم از نظر دامنه متفاوت هستند، که بینش هایی را در مورد منشاء و سن آنها ارائه می دهد.امواج گرانشی می توانند در فرکانس های بسیار کم نوسان کنند، بسیار کمتر از امواج صوتی قابل تشخیص توسط گوش انسان.در گذشته، برخی از پایین ترین فرکانس های شناسایی شده به اندازه یک نانو هرتز بودند.
درور توضیح داد: “برای مرجع، فرکانس امواج صوتی ایجاد شده توسط غرش تمساح حدود 100 میلیارد برابر بیشتر از این فرکانس است – این امواج بسیار کم صدا هستند.”
روش جدید این تیم مبتنی بر تجزیه و تحلیل تپ اخترها – ستاره های نوترونی است که امواج رادیویی را در فواصل بسیار منظم ساطع می کنند.آنها فرض کردند که جستجو برای کاهش تدریجی سرعت ورود پالس ها می تواند امواج گرانشی جدیدی را نشان دهد.
این تیم از داده های تپ اختری موجود برای جستجوی امواج گرانشی با کمترین فرکانس استفاده کردند. این دامنه شنوایی ما را تا فرکانس‌هایی به اندازه 10 پیکوهرتز افزایش داد که 100 برابر کمتر از تلاش‌های قبلی که امواج در سطح نانو هرتز را شناسایی می‌کردند.
منشا امواج گرانشی با فرکانس پایین
اگرچه امواج گرانشی با فرکانس پایین قبلاً شناسایی شده بود، منشا آنها ناشناخته باقی مانده است.در حال حاضر دو نظریه وجود دارد.مشهورترین نظریه این است که این امواج حاصل ادغام دو سیاهچاله بسیار پرجرم هستند. اگر این درست باشد، روش جدیدی را برای مطالعه رفتار سنگین ترین اجرام در کیهان به محققان ارائه می دهد.نظریه دیگر این است که این امواج در اثر یک رویداد فاجعه بار در تاریخ کیهان اولیه ایجاد شده اند.با مطالعه امواج گرانشی در کمترین فرکانس، تیم پتانسیل این را دارد که این احتمالات را متمایز کند.
مراحل بعدی تیم
Dror گفت: “با نگاهی به آینده، گام بعدی تجزیه و تحلیل مجموعه داده های جدیدتر است.”
مجموعه داده‌هایی که ما استفاده کردیم عمدتاً مربوط به سال‌های 2014 و 2015 بودند و تعداد زیادی رصد تپ اختر از آن زمان تاکنون انجام شده است.این تیم همچنین قصد دارد شبیه سازی هایی را بر روی داده های ساختگی با استفاده از ابررایانه UF HiPerGator اجرا کند.این ابر رایانه می تواند شبیه سازی های بزرگ و پیچیده را اجرا کند و زمان مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل داده ها را کاهش دهد.
این مطالعه تا حدی توسط بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی پشتیبانی شد.
