موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!!

من طرف عبير الروح الجمعة 15 يونيو 2012, 5:49 pm

كيف يمكن للأرض أن تنقلب؟

وكانت تخيلاتنا تقتصر على سببين يمكن أن يؤديا لذلك
1- إقتراب جرم ضخم من الأرض
2- حدوث موجة جاذبية هائلة تقلب الأرض
(كما تقلب موجة بحر هائج..مركب صيد صغير)

فما هى موجات الجاذبية؟ وكيف تنشأ؟

قبل الإجابة عن السؤال تعالوا نسأل أولا:
هل يوجد نظم ثنائية من البلسارات؟
جميعنا يعلم أن النظم الثنائية شديدة التقارب غالبا ما يكون أحد طرفيها متقزم أبيض...والطرف الآخر عملاق أحمر أو نجم فى طوره الرئيسى

ولكن هل سمعتم عن نظام ثنائى شديد التقارب...مكون من بلسارين يدوران حول بعضهما البعض!

فى عام 1993 نال العالمان جوزيف تايلور و روسيل هالس جائزة نوبل فى الفلك لإكتشافهما ثنائى خسوفى شديد التقارب....هذا الثنائى يتكون من بلسارين يدوران حول بعضهما...وكان تردد موجة الراديو الصادرة من هذا النظام 15 ملى ثانية!!...وربما هو واحد من أقصر الترددات الفلكية على الإطلاق!!

فمعناه أن أحد البلسارين يدور حول نفسه مرة كل 15 مللى ثانية!!
هذا النظام يعرف بإسم
Hulse- Tylor Binary Pulsar
PSR B1913+16

وكان قد إكتشف أيضا نظام ثنائى عبارة عن
متقزم أبيض+ نجم نيوترونى
إسمه
PSR J0737-3039

كتلة كل نجم من هالس-تايلور= 1.4 شمس
وبالتالى هما يدوران حول مركز ثقل مشترك بينهما..ومداريهما معا أقل ب 75 مرة عن المدار بين الأرض والشمس...ومساريهما يتقاطعان طبقا لقوانين نيوتن....ولكن وفقا للنسبية...فهناك تأثير هام جدا آخر!
فحركة هذين النجمين يحدثان تشوها كبير جدا فى الفضاء وإلتواءات نتيجة جاذبيتهما المهولة وحركتهما السريعة...هذه الإلتواءات لا بد أن يصدر عنها ما أطلق عليه أينشتين
موجات الجاذبية...كما فى الصورة التالية

موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!! Dfgr

موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!! Dfgr

وبحسب أينشتين...فإن موجات الجاذبية والإلتواء الصادر فى الفضاء هو نوع من عملية تحول الطاقة التجاذبية الهائلة وطاقة الحركة بين النجمين إلى موجات جاذبية...وبمرور الوقت يقل المدار بين النجمين للفقد المستمر للطاقة

وأثناء التقارب بينهما يسخن الغاز البين نجمى...ويكون مصدر قوى لأشعة إكس...وبالفعل النظم الثنائية من البلسار يطلق عليها العلماء
X-Ray Binaries

بالطبع موجات الجاذبية تنشأ أيضا من الثقوب السوداء...بل إن لموجات الجاذبية تأثير على كل شئ متحرك له كتلة فى الكون!!

فلو كان هناك طائرتين على مسافة 5 مليون كيلومتر تدوران حول مركز ثقل مشترك....فالمفترض أن موجات الجاذبية الناشئة بينهما...ستقلل المدار بينهما بمقدار 100 على مليون من عرض الشعرة البشرية ثم يعود المدار مرة أخرى!!

وموجات الجاذبية هى أحد الإفتراضات المباشرة للنسبية العامة..ولذلك يسعى العلماء للبحث والتنقيب عنها فى الكون...وبالطبع الثقوب السوداء والثنائيات البلسارية شديدة التقارب هى أكثر الأماكن المرجحة لذلك

الفكرة مثل راكبى أمواج بينهما حبل مطاط ممسكين به
فلو ركب أحدهما موجة ما...ستزداد المسافة بينهما قليلا..ويزيد الشد فى الحبل...وما أن تنتهى الموجة..يعود الشد مرة أخرى كما كان...لأن المسافة عادت كما كانت...فالعلماء يبحثون عن وسيلة لقياس مدى التغير فى الشد فى الفضاء!!

ولكن طبعا مأساة هذه التجارب أنه كلما بعدنا عن المصدر...كلما كان التغير طفيف جدا جدا يصعب قياسه!!....والمصادر طبعا على بعد آلاف السنين الضوئية...والمصادر القريبة تضن علينا بموجات الجاذبية!!

لماذا نال الرجلين نوبل؟
حتى لا تفقد عقلك إقرأ هذه السطور بعناية!
هذا الثنائى معروف من 1973
ولكن فكرة أينشتين...النجمين يدوران حول بعضهما البعض...وبالتالى يفقدان جزء من طاقتهما على شكل موجات جاذبية...فيتقارب مداريهما...وبفعل الجاذبية وعزم القصور الذاتى...كلما تقارب مداريهما ...زادت سرعة دورانهما...وهكذا حتى يتماسا أو بمعنى أصح يصطدما

بالطبع فى النسبية معادلات لحساب هذا المسار الزجزاجى!!
يعنى لو علم كتلتى النجمين والمسافة بينهما...النسبية تتنبأ متى يصير مداريهما مدار واحد!

نظام تايلور قام العالمان بحسابه ومراقبته على مدار 30 سنة!!
وأوضحت الحسابات أنهم سيلتقيا بعد 1.84 بليون سنة!!
وهو خطأ عن النسبية بمقدار 0.2 % فقط!

نظريا بالنسبة للأرض والشمس
عليك أن تضرب هذا الرقم فى 10^22

يعنى إطمأنوا تماما
ربما لا يلتقيا أبدا...لإن الشمس لن تظل شمس...وربما الكون كله سينتهى قبل ذلك بردح من الزمن!!

لو هذه هى الطريقة التى يأخذ بها العلماء نوبل!
إذن!
عليه العوض ومنه العوض فينا!

موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!! Wavy

موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!! Wavy

على الرغم من حسابات تايلور ...إلا إن العلماء يعتبروها طريقة غير مباشرة لحساب موجات الجاذبية!!!

ما هى الطرق المباشرة إذن يا ولاد الحلال؟!
فيه طريقة كده إبتكرها عالم إسمه جوزيف ويبر
هى بتعليق إسطوانة ذات كتلة كبيرة تعليق حر...ومنع أى تأثيرات تسبب حركتها (مثل دوران الأرض-الرياح-فروق الحرارة أو أو...)
من المفترض نظريا إنه لو حدث مثلا إنفجار سوبرنوفا قريب ...موجات الجاذبية الناتجة تحرك هذه الإسطوانة

هذا الإختراع منذ 1959!!...فشل فشلا ذريعا!

موجـات الجاذبية!....الموضوع الأكثر جاذبية فى الفلك!! Webera