في فبراير من عام 2016 ، صنع العلماء في مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) التاريخ بإعلانهم أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية (GWs). تم توقع هذه التموجات في نسيج الكون ، والتي تسببها عمليات اندماج الثقب الأسود أو الأقزام البيضاء ، لأول مرة بواسطة نظرية النسبية العامة لأينشتاين قبل قرن تقريبًا.
قبل عام تقريبًا ، تم نقل منشأتي LIGO بلا إنترنت حتى تتمكن أجهزة الكشف من إجراء سلسلة من ترقيات الأجهزة. مع اكتمال هذه الترقيات الآن ، أعلن LIGO مؤخرًا أن المرصد سيعود إلى الإنترنت في 1 أبريل. في تلك المرحلة ، يتوقع علماءها أن زيادة حساسيتها ستسمح بالكشف عن "يوميًا تقريبًا".
حتى الآن ، تم اكتشاف ما مجموعه 11 حدثًا لموجة الجاذبية على مدار حوالي ثلاث سنوات ونصف. عشرة من هذه كانت نتيجة اندماجات الثقب الأسود بينما كانت الإشارة المتبقية ناتجة عن تصادم زوج من النجوم النيوترونية (حدث كيلونوفا). من خلال دراسة هذه الأحداث وغيرها من الأحداث ، شرع العلماء بشكل فعال في حقبة جديدة من علم الفلك.
ومع اكتمال ترقيات LIGO الآن ، يأمل العلماء في مضاعفة عدد الأحداث التي تم اكتشافها في العام المقبل. قالت غابرييلا غونزاليس ، أستاذة الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ولاية لويزيانا التي قضت سنوات في البحث عن GWs:
"اخترع غاليليو التلسكوب أو استخدم التلسكوب لأول مرة في علم الفلك قبل 400 عام. واليوم ما زلنا نبني تلسكوبات أفضل. أعتقد أن هذا العقد كان بداية علم الفلك الموجي الثقالي. لذا فإن هذا سيستمر في إحراز تقدم ، بأجهزة كشف أفضل ، بأجهزة كشف مختلفة ، بأجهزة كشف أكثر. "
تقع في هانفرود ، واشنطن ، وليفينجستون ، لويزيانا ، يتكون كاشفان LIGO من أنبوبين خرسانيين متصلين بالقاعدة (يشكلان شكل L عملاق) ويمتدان بشكل متعامد مع بعضهما البعض لحوالي 3.2 كم (2 ميل). داخل خطوط الأنابيب ، يتم استخدام شعاعين ليزر قويين ارتدا من سلسلة من المرايا لقياس طول كل ذراع بدقة بالغة.
عندما تمر موجات الجاذبية عبر أجهزة الكشف ، فإنها تشوه الفضاء وتتسبب في تغير الطول بأصغر المسافات (أي على المستوى دون الذري). ووفقًا لجوزيف جايم ، رئيس مرصد ليجو في ليفينغستون ، لويزيانا ، فإن التحسينات الأخيرة تشمل البصريات التي ستعزز قوة الليزر وتقليل "الضوضاء" في قياساتها.
خلال الفترة المتبقية من العام ، سيتم أيضًا تعزيز البحث في موجات الجاذبية من خلال حقيقة أن كاشفًا ثالثًا (مقياس تداخل العذراء في إيطاليا) سيجري أيضًا ملاحظات. خلال آخر عملية مراقبة ليجو ، والتي استمرت من نوفمبر 2016 إلى أغسطس 2017 ، كانت Virgo تعمل فقط وقادرة على تقديم الدعم لنهايتها.
بالإضافة إلى ذلك ، من المتوقع أن يبدأ مرصد KAGRA الياباني الاتصال بالإنترنت في المستقبل القريب ، مما يسمح بشبكة كشف أكثر قوة. في النهاية ، إن وجود عدة مراصد مفصولة بمسافات شاسعة حول العالم لا يسمح فقط بدرجة أكبر من التأكيد ، ولكنه يساعد أيضًا في تضييق المواقع المحتملة لمصادر GW.
بالنسبة لعملية المراقبة التالية ، سيستفيد علماء الفلك من GW أيضًا من نظام الإنذار العام - الذي أصبح سمة منتظمة لعلم الفلك الحديث. بشكل أساسي ، عندما يكتشف LIGO حدث GW ، سيرسل الفريق تنبيهًا حتى تتمكن المراصد حول العالم من توجيه مقاريبها إلى المصدر - في حالة ما إذا كان الحدث ينتج ظواهر يمكن ملاحظتها.
كان هذا هو الحال بالتأكيد مع حدث kilnova الذي وقع في عام 2017 (المعروف أيضًا باسم GW170817). بعد أن اصطدم النجمان النيوترونيان اللذان أنتجتا GWs ، نتج شفق مشرق سرعان ما ازداد سطوعًا بمرور الوقت. كما أدى التصادم إلى إطلاق نفاثات فائقة السرعة من المواد وتشكيل ثقب أسود.
وفقا ل Nergis Mavalvala ، باحث في موجة الجاذبية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كانت الظواهر التي يمكن ملاحظتها والتي تتعلق بأحداث GW علاجًا نادرًا حتى الآن. بالإضافة إلى ذلك ، هناك دائمًا فرصة برؤية شيء غير متوقع تمامًا سيترك العلماء في حيرة وذهول:
"لقد رأينا فقط حفنة من الثقوب السوداء من بين جميع الثقوب المحتملة الموجودة. هناك العديد والعديد من الأسئلة التي ما زلنا لا نعرف كيفية الإجابة عليها ... هكذا يحدث الاكتشاف. تقوم بتشغيل آلة جديدة ، وتوجهها إلى السماء ، وترى شيئًا لم يكن لديك فكرة عنه. "
إن أبحاث الموجات الجاذبية هي مجرد واحدة من الثورات العديدة التي تحدث في علم الفلك هذه الأيام. ومثل الكثير من مجالات البحث الأخرى (مثل دراسات الكواكب الخارجية وملاحظات الكون المبكر) ، فإنه يستفيد من إدخال كل من الأدوات والأساليب المحسنة في السنوات القادمة.
