کشف امواج گرانشی؛ تحقق پیش‌بینی اینشتین

در فوریه‌ی همین سال، فیزیک‌دانان پس از سال‌ها تلاش موفق به کشف امواج گرانشی شدند. این امواج به ناهمواری‌های کوچک در فضا-زمان گفته می‌شود که وجودشان تقریباً یک قرن پیش توسط آلبرت اینشتین پیش‌بینی شده بود. تاکنون دو رویداد مهم در زمینه آشکارسازی امواج گرانشی ثبت شده است.

امواج گرانشی چیست؟

امواج گرانشی نوسان‌های کوچکی در فضا-زمان هستند که بر اثر حرکت اجسام پرجرم ایجاد می‌شوند؛ درست مانند امواجی که پس از پرتاب سنگ در آب ایجاد می‌شوند. این امواج برای نخستین بار در نظریه نسبیت عام اینشتین مطرح شدند، اما به دلیل شدت بسیار کم، تا مدت‌ها قابل ردیابی نبودند.

کشف امواج از برخورد سیاه‌چاله‌ها

امسال دانشمندان موفق به ثبت امواجی شدند که از برخورد و ترکیب دو سیاه‌چاله سرچشمه گرفته بودند. دستگاه لیزری LIGO توانست ناهمواری‌هایی در حدود یک میلیاردم قطر یک اتم را آشکار کند؛ عددی شگفت‌انگیز که نشان‌دهنده حساسیت فوق‌العاده این رصدخانه است.

ایده حافظه‌ی امواج گرانشی

پرسش مهم این است که چگونه این جابجایی‌های کوچک می‌توانند اثر دائمی بر فضا-زمان بگذارند؟ ایده‌ی حافظه‌ی امواج گرانشی نخستین بار در سال 1974 توسط یک دانشمند روس مطرح شد. پس از کشف امواج گرانشی، پائول لاسکی از دانشگاه موناش و تیمش دوباره این نظریه را بررسی کردند.

مثالی برای توضیح حافظه‌ی امواج

فرض کنید دو سیاه‌چاله قبل از ترکیب به دور یکدیگر می‌چرخند و دو فضانورد نیز در نزدیکی آنها مدار می‌زنند. امواج گرانشی باعث تغییر اندک در فاصله‌ی فضانوردان می‌شود. پس از ترکیب سیاه‌چاله‌ها، فاصله‌ی فضانوردان ثابت می‌شود اما دیگر همان مقدار اولیه نیست؛ این همان حافظه‌ی امواج گرانشی است.

چالش‌های ردیابی حافظه‌ی امواج

تشخیص حافظه‌ی امواج گرانشی بسیار دشوارتر از خود امواج است، زیرا اثر آن حدود 0.01 تا 0.1 اندازه‌ی امواج اصلی است. با این حال، ترکیب داده‌های چندین رویداد کیهانی می‌تواند امکان اندازه‌گیری این حافظه را فراهم کند. محققان تخمین می‌زنند پس از رصد 35 تا 90 درآمیزش کیهانی مشابه، دستگاه LIGO قادر به تشخیص حافظه‌ی امواج خواهد بود.

ارتباط با پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله

کشف حافظه‌ی امواج گرانشی می‌تواند به حل پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله کمک کند؛ مسئله‌ای که فیزیکدانان بزرگی مانند استیون هاوکینگ را نیز سردرگم کرده است. هاوکینگ با نظریه «Soft Hair» پیشنهاد کرده بود اطلاعات می‌توانند توسط تشعشعات خاصی از سیاه‌چاله خارج شوند. حافظه‌ی امواج گرانشی می‌تواند وجود چنین پدیده‌ای را تأیید یا رد کند.

آینده پژوهش‌ها

راه زیادی تا اثبات کامل این نظریه باقی مانده است، اما اکنون دانشمندان نقشه‌ی راهی دارند. تا سال 2029 قرار است یک مرکز رصد امواج گرانشی در فضا ساخته شود که می‌تواند سرعت کشف‌های جدید را افزایش دهد. نتایج این مطالعه در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده است.