امواج گرانشی

[MA102]

عناوین

مقدمه

پیشینه تاریخی و علمی

چیستی و خواص امواج گرانشی

منابع امواج گرانشی

برخورد سیاهچاله ها در اثر ادغام کهکشانی

برخورد سياهچاله های، درون خوشه های ستارهای

آشکارسازی

آنتن وبر

تداخل سنج لیزری

[MA102]

مقدمه:
امواج گرانشی،بزرگ ‌ترين پيش‌بينی نظريه نسبيت عام است که پس ازگذشت 95 سال هنوز مستقیما مشاهده نشده؛ اما دانشمندان تاکنون توانسته اند پايدار نبودن اين امواج را اثبات کنند. اگر اين ويژگي درست باشد نه تنها امواج گرانشي آشکار خواهند شد و به تبع آن نظريه نسبيت عام آزمايش مهمي را پشت سر خواهد گذاشت، بلکه به زودي ستاره شناسان با شيوه کاملاً جديدی(اخترشناسی امواج گرانشی)به بررسی عالم خواهند پرداخت. البته اثباتهای غیر مستقیمی مانند اثبات راسل هالس و جوزف تيلور، ازدانشگاه پرينستون درنيوجرسی وجود دارند.
آنها منظومه ای ازدوستاره نوترونی رامشاهده کردند که هر هشت ساعت يکبار دور مرکز جرمشان می گشتند. طی مدتی طولانی، سرعت دوراني آنها کاهش يافته واين مدرکی است که نشان می دهد اين منظومه انرژی از دست داده است. آهنگ کاهش انرژی اين مجموعه، کاملاً برپيش بينیهای نسبيت عام،که بر طبق آن چنين ستاره های دوتايی ممکن است امواج گرانشی تابش کنند، منطبق است.
اما راديو‌ تلسکوپ‌ها وتداخل‌سنج‌های ليزری رقابتی سخت را برای يافتن نشانه‌هايی از آن آغاز کرده‌اند.
به نظر می رسد زمان آن فرا رسيده که بعد از تقريباً 100 سال که از انتشار نظريه اينشتين می گذرد، دانشمندان بتوانند با استفاده از اين پديده شگفت انگيز به رصدبرخی از وقايع بسيار جذاب در کيهان بپردازند.

[MA102]

پیشینه تاریخی و علمی:
از ديرباز حتی پيش از آن که نيوتن قانون گرانش را کشف کند، دانشمندان رصدگر دريافته بودند که زمين و ديگر سيارات به دور خورشيد می گردند. هرچند علت اين گردش را به درستی نمی دانستند، حتی از آن زمان هم آن پرسش مطرح بود که اگر خورشيد وجود نداشت حرکت سيارات چگونه می بود؟
پس از کشف قانون گرانش و درک علل حرکت دورانی سيارات، اين پرسش به گونه ديگری مطرح شد. مسلم است که اگر ناگهان خورشيد از منظومه شمسی حذف شود، سيارات با سرعت مدارییشان مسيری مستقيم را طی می کنند و از منظومه شمسی خارج مي شوند، اما چقدر طول می کشد تا «خبر» ناپديد شدن به هر سياره برسد؟
قوانين فيزيک نيوتونی و فيزيک نسبيتی پاسخ های متفاوتی به اين پرسش مي دهند. طبق قوانين فيزيک کلاسيک و مکانيک نيوتونی، به محض حذف خورشيد سيارات «خبردار» مي شوند اما طبق نسبيت خاص اينشتين هيچ اطلاعاتی نمي تواند با سرعتی بيش از سرعت نور منتشر شود.
اما چه چيز حامل و مسئول انتقال «اطلاعات گرانشی» است؟
از طرفی با مطرح شدن قوانين مربوط به تابش امواج الکترومغناطيسی، وجود تابشی مربوط به گرانش هم مطرح شد.
طبق نظريه ی ماکسول، ذرات بارداری که حرکت شتابدار داشته باشند امواج الکترومغناطيسی تابش مي کنند. باتوجه به شباهت های گرانش و الکترومغناطيس، اين پرسش مطرح شد که آيا در مورد گرانش هم موج مشابهی وجود دارد؟
بحث پيچيدگی های مسائل گرانشی در طول تاريخ در مورد اجرام سماوی مختلفی پيش آمده است، برای مثال تأثيرات گرانش زمين و خورشيد و ديگر سيارات بر ماه و اينکه آيا اثرات گرانش آنها بر فاصله ی ماه تا زمين اثر مي گذارد يا نه از اواخر قرن هجدهم مطرح بود. مسئله ی بسيار مهم ديگر تغيير نقطه حضيض مداری سياره ی عطارد بوده است. طبق مکانيک نيوتونی، شکل مدار سيارات بيضی ای ثابت است و حضيض مدار آنها در فضا ثابت است اما در عمل اثر گرانشی ديگر سيارات حضيض مدار سيارات را جابه جا مي کند.
اما حتی با در نظر گرفتن تمام اثرات گرانشی سيارات، بخشی از جابه جايی حضيض عطارد به اندازه جابه جايی 43 ثانيه ی قوس در هر قرن با محاسبات نيوتونی توجيه پذير نيست. برخی دانشمندان عامل اين جابه جايی را سياره ای ناشناخته به نام ولکان بين مدار عطارد و خورشيد می دانستند. اما هرگز چنين سياره ای کشف نشد.

تصویر. 1 جابجائی 43 ثانیه قوسی در قرن حضیض سیاره عطارد.

احتمالا آنری پوانکاره، رياضی دان فرانسوی که در تلاش بود معضل جابه جايی حضيض مداری عطارد را حل کند، نخستين کسی بوده که واژه «موج گرانشی» را در سال 1905/1284 به کار برده است. او تلاش کرد با نسبت دادن نوعی تابش با ماهيت گرانشی، مسئله ی حضيض عطارد را حل کند.

تصویر. 2 آنری پوانکاره فیزیکدان، فیلسوف علم و ریاضیدان بزرگ فرانسوی.

تا اينکه نظريه انقلابی نسبيت عام مطرح شد. اين نظريه در بسياری موارد با دقت بالا، پاسخ برخی از مسائل حل نشده ی فيزيک را داد. تغيير موضع حضيض مداری عطارد هم يکي از آن موارد بود و جالب اينجاست که مقداری که در ابتدا برای جابه جايی حضيض عطارد با محسبات نسبيتی پيش بينی شد، دقيقا 43 ثانيه قوس در هر قرن بود.
در نسبيت زمان مختصه ای مطلق و مستقل از فضا نيست. اگر دو جسم با شتاب های مختلفی حرکت کنند يا در مکان هايی با گرانش مختلف قرار گيرند گذر زمان برای آنها متفاوت خواهد بود. بنابراين مفهوم زمان کاملاً با فضا گره خورده است. در نسبيت به جای آنکه مفاهيم فضا و زمان جداگانه نام برده شوند. دستگاهی چهار بعدی، که فضا- زمان نام دارد به کار گرفته می شود.
هر جسمی هر جرمي که داشته باشد، در فضا- زمان اطرافش انحنا ايجاد مي کند و مي تواند حتی روی گذر زمان تأثير بگذارد. البته اگر جرم و گرانش زياد نباشد اين تأثير قابل آشکارسازی نيست.

تصویر. 3 شبیه سازی دوبعدی انحنا بافت فضا_زمان توسط جرم_انرژی.

تصویر. 4 شبیه سازی دوبعدی انحنا فضا_زمان، منظومه شمسی.

[MA102]

چیستی و خواص امواج گرانشی:
اساس نظريه نسبيت عام اينشتين(نظريه ميدان تانسوری گرانش) بر اصل انحنای بافت چهار بعدی فضا_زمان در فضای پنج بعدی توسط ماده_انرژی، نهاده شده است، و می شود از اين اصل اين نتيجه را استنباط كرده كه هرگونه تغيير در نحوه آرايش ماده_انرژی(از قبیل حرکت شتابدار یا تغییر شکل)، امواجی را در بافت فضا_زمان ايجاد می كند.
اين استنباط را معادلات رياضی نظريه نسبيت عام تأييد كرده و هم چنين پيش بينی ميكند كه اين اعوجاجات:
1.كاملآعرضی هستند،
2.باسرعت نورحركت كرده،
3.شدت اين امواج بسيار كم و به ميزان انحنای اوليه(ميزان تراكم ماده_انرژی) و شدت تغييرات وابسته است،
4.حامل انرژی و بدون انتقال تكانه(متوسط) می باشد
5.و نيز پيوسته است(ازكوانتاهای انرژی تشكيل نشده).

تصویر. 5 شبیه سازی دوبعدی امواج گرانشی با منبع ناگسترده.

نظريه های گرانشی انحنائی رقيب، مانند نظريه ديكی_برنز(نظریه ميدا ن تانسوری_نرده ای گرانش) برخلاف نظريه نسبيت عام پيش بينی می كند كه امواج گرانشی تركيبی از امواج عرضی و طولی، می باشد.
امواج گرانشی تفاوت بسياری با امواج الکترومغناطيسی دارند. شدت امواج گرانشی اجسام کم جرم بسيار ناچيز است و فقط اجسام پرجرم در شرايطی خاص می توانند موج گرانشی ايجاد کنند. نحوه ی ايجاد اين امواج هم با توليد امواج اللکترومغناطيسی متفاوت است. اينشتين در سال 1918/1297 اثبات کرد که امواج گرانشی در جايی ايجاد می شوند که حرکت داخلی آنها تقارن کروی نداشته باشد. يعنی يک ستاره پرجرم با گرانش بسيار زياد، حتی اگر با سرعت قابل مقايسه با سرعت نور دوران کند، نمی‌تواند موج گرانشی توليد کند، مگر اينکه برآمدگی يا فرورفتگی‌هايی قابل مقايسه با جرم و ابعاد خود ستاره داشته باشد، که وجود چنين نمونه ای در طبيعت بعيد است.

تصویر. 6 شبیه سازی دوبعدی امواج گرانشی با منبع گسترده.

تفاوت دیگری را در ابتدای بخش آشکارسازی خواهیم دید.

[MA102]

منابع امواج گرانشی:
همانطور كه در بخش "چیستی و خواص امواج گرانشی" گفته شد، هرگونه تغييردرنحوه آرايش ماده_انرژی، امواجی را در بافت فضا_زمان ايجاد می كند، كه به معنی اين است كه همه نوع فعاليت دارای تغيير سرعت بدون تقارن کروی، باعث انتشار اين امواج می شود، اما بعلت ضعف شدت اين امواج تنها می توان امواج ساتع شده از منابع شديدآ اكتيو را آشكارسازی كرد.
منابع عمده امواج گرانشی عبارتند از:
1. اجرام چگال دوتائی مانند:
1-1: سياه چاله های دوتائی
2-1: ستاره های نوترونی دوتائی
3-1: كوتوله های دوتائی
4-1: تركيبهای دوتائی و ناهمگنی از اجرام فوق الذكر

تصویر. 7 شبیه سازی انتشار امواج گرانشی توسط اجرام چگال دوتائی(ستاره های نوترونی دوتائی).

اجرام دوتائی حين گردش بدور يكديگر(مركز جرم سيستم) امواج گرانشی ای را ساتع می كنند كه اين امواج حامل انرژی، بتدريج انرژی سيستم را كاهش داده و باعث ميشود فاصله دو جرم از يكديگر بتدیج کمتر شده، در نهايت با يكديگر برخورد كنند، كه همين برخورد نيز باعث ايجاد و انتشار تابش شديد و كوتاه مدتی از امواج گرانشی می شود.
2. برخورد دو جسم سنگين و چگال مانند:
1-2: برخورد سیاهچاله به سياهچاله.
2-2: برخورد ستاره نوترونی به ستاره نوترونی.
و ...
قابل ذکر است که برخورد اجسام خرد به اجرام چگال مانند ستاره های نوتروی، به علت سرعت بسیار بالای برخورد (حدود

)، انزژی هنگفتی را آزاد میکند(برای یک جسم یک گرمی انرژی در حدود انفجار یک بمب هسته ای)، ولی بخش بسیار کوچکی از این انرژی آزاد شده، بصورت امواج گرانشی است.
با توجه به این مطلب که، ادغام سیاهچاله ها در شرایط متفاوتی می تواند انجام شود، اخترشناسان نیز در گروه های متفاوت در پی یافتن شرایط مناسب برخورد تعداد زیادی از سیاه چاله ها هستند.
3.انفجار و رمبش اجسام سنگين وچگال مانند:
1-3:انفجار ستاره های سنگين در پايان عمر خود.
2-3:رمبش كوتوله های سفيد به علت افزايش جرم و تبديل شدن آنها به ستاره های نوترونی
3-3:رمبش ستاره های نوترونی به علت افزایش جرم و تبديل شدن آنها به سياه چاله ها يا ستاره های كواركی.
4-3:انفجار سياه چاله ها بعد از پايان تبخير سياه چاله، طبق نظريه سياه چاله های آنتروپيك استيون هاوكينگ.

[MA102]

برخورد سیاه چاله ها در اثر ادغام کهکشانی:
با توجه به اين که ادغام يک جفت سياهچاله عظيم (SMBH) منابع قدرتمند ارسال امواج گرانشی را به وجود مي آورد، به وجود آمدن شرايط لازم براي ادغام 2 سياهچاله اهميت بالايی دارد. يک (SMBH) دو تايي از دو (SMBH) که به دور مرکز جرمشان در حال چرخش هستند، تشکيل شده است. ممکن است تداخل سياهچاله ها براساس وجود مکانيسمی که جدايی تقريبي آنها را کاهش می دهد صورت پذيرد يا نپذيرد. شايد يک جفت (SMBH) با ستاره ها و گازهای اطرافشان در تعامل باشند. هم ستاره ها و هم بخارات گازی شکل، يک نيروي اصطکاکی را به سياهچاله ها اعمال مي کنند. اين نيرو انرژی حرکت مداری سياهچاله ها را می گيرد، در نتيجه انفصال ميان آنها بتدريج کاهش مي يابد. هنوز مشخص نيست که اين اثر مربوط به ستارگان است يا گازهای اطراف آنها که به اين فرآيند منجر مي شود. به منظور مدل سازی تداخل کهکشانی، دانشمندان ابتدا از يک برنامه رايانه ای که براساس مشاهدات و فرضيات نوشته شده بود، استفاده کردند. در اين مدل کهکشان ها با هاله های وسيعی از نقاط تاريک و کهکشان های مارپيچی که شامل ستارگان زيادی بود، احاطه شده اند. دانشمندان دريافتند زمانی که کهکشان های ادغام شده شامل مقداری گاز هستند سياهچاله های آنها در بيشتر موارد يک سيستم دوتايی جفتی را به جود مي آورند. اينجا بود که دانشمندان پيش بينی کردند آنها بايد امواج گرانشی قوی را به وجود آورند. از آنجا که پخش اين امواج انرژی سياهچاله ها را مي گرفت سياهچاله ها در نهايت پس از يک ميليون سال از جفت شدن مي توانستند ادغام شوند. مطالعات اخير هنوز نتوانسته نقش گازها را در پيشرفت تکامل و شکل گيری يک جفت سياهچاله نشان دهد. تئوری ها و مشاهدات حاکی از آن است که در نواحي مرکزي باقيمانده، پس از تداخل، مقادير عمده ای گاز وجود دارد. شبيه سازی های رايانه ای نگرش جديدی را بر چگونگی جفت شدن و ادغام سياهچاله ها ارائه کرده و بر نقش حياتی عناصر گازی شکل کهکشان بر تعيين سرنوشت سياهچاله ها تاکيد دارد.

[MA102]

برخورد سياه چاله های، درون خوشه های ستاره ای:
براساس بررسی های گروهی از اخترشناسان دانشگاه بن، تا يک دهه آينده دانشمندان می توانند در هر سال ادغام ده ها جفت سياه چاله را آشکار کنند. اين گروه نتايج تحقيقاتشان را در مقاله ای در نشريه مانتلی توتيسز انجمن سلطنتی اخترشناسی به چاپ رساندند.
اين دانشمندان با مدل سازی رفتار ستارگان در خوشه های ستاره ای دريافتند که اين خوشه ها محيط هايی مناسب برای ادغام سياه چاله ها هستند. در اثر اين ادغام، موج های گرانشی ای ايجاد می شوند که اين امواج را می توان با ابزارهايی در آينده ای نزديک، يعنی تا سال 1394/2015، آشکار ساخت.
خوشه های ستاره ای در سرتاسر کهکشان خودمان و ديگر کهکشان ها وجود دارند و به عقيده دانشمندان بيشتر ستارگان درون اين خوشه ها متولد می شوند. خوشه های باز کوچک تر و کم تراکم تر و سست پيوند تر از تعداد محدودی ستاره تشکيل شده اند، اين در حالی است که خوشه های کروی بزرگ تر و فشرده تر از چند ميليون ستاره تشيکل شده اند. ستارگان پرجرم با سرعتی نسبتاً سريع (طی فقط چند ميليون سال) سوخت هيدروژن خود را به مصرف می رسانند و با رمبش هسته ای و انفجار ابرنو اختری لايه های بيرونی خود را به فضا پرتاب می کنند. هسته برجا مانده از اين انفجار سياه چاله است.
وقتی ستارگان دورن خوشه و بسيار نزديک به يکديگر قرار دارند، احتمال برخورد و ادغام بين تمام گونه های ستاره ای، و از جمله سياه چاله ها، بيشتر مي شود؛ با اين که در کل چنين رويدادی نادر است. سياه چاله ها به سوی مرکز خوشه ها می روند و در نهايت هسته ای تماماً متشکل از سياه چاله ها شکل می گيرد. در اين هسته، سياه چاله ها دچار بر هم کنش های گوناگونی می شوند که گاه منجر به شکل گيری جفت های سياه چاله ای و گاه منجر به پرتاب سياه چاله به خارج از خوشه می شود.
هم اکنون دانشمندانی در دانشگاه بن موفق شدند نخستين شبيه سازی از حرکت سياه چاله ها در خوشه های ستاره ای را بسازند. اين دانشمندان خوشه های ستاره ای مورد نظر خودشان را در ابر رايانه ای شبيه سازی کردند و سپس با رديابی هريک از ستاره ها و سياه چاله های درون آنها توانستند چگونگی تحول آن ها را محاسبه کنند.
در هسته خوشه های ستاره ای، سياه چاله های دو تايی آن قدر به هم فشرده اند که می توان آنها را از منابع مهم امواج گرانشی محسوب کرد. اگر سياه چاله ها در منظومه های دوتايی ادغام شوند، پالسی قوی از امواج گرانشی به بيرون منظومه گسيل می شود.
براساس يافته های جديد، نسل بعدی رصد خانه های امواج گرانشی، مانند رصدخانه پيشرفته تداخل سنج ليزري امواج گرانشی LIGO، می توانند هر سال ده ها رويداد اين چنينی را تا فاصله 500ميليون سال نوری از زمين آشکار کنند. فاصله کهکشان آندرومدا از ما 2.5 ميليون سال نوری است.
رصدخانه پيشرفتهLIGOتا سال 1394/2015 راه اندازی خواهد شد و اگر اين گروه از دانشمندان دانشگاه بن درست بگويند، از آن زمان به بعد می توانيم منتظر دوره جديد در نجوم امواج گرانشی باشيم.

[akbarmohammadzade]

امواج گرانشی را با فرض پایستار بودن میدان گرانشی حل کنید.
1-اگر چشمه موج در حال گسیل موج گرانشی هست پس انرژی مصرف می کند .
2-اگر انرژی گرانشی موج ساطع می کند در چه محیطی این امواج منتشر می شوند.
3- همزمان نمی توان ادعا کرد که موج گرانشی نیاز به انرژی و یا محیط انتشار ندارد.
4- ذره انتقال دهنده موج گرانشی چه برهمکنشی با ماده داشته سرعت انتشار آن چقدر است.

[MA102]

1-اگر چشمه موج در حال گسیل موج گرانشی هست پس انرژی مصرف می کند .

پس انرژی از دست می دهد

2-اگر انرژی گرانشی موج ساطع می کند در چه محیطی این امواج منتشر می شوند.

در خود بافت فضا_زمان

3- همزمان نمی توان ادعا کرد که موج گرانشی نیاز به انرژی و یا محیط انتشار ندارد.

موج گرانشی هم حامل انرژی است و هم محیط انتشار دارد.

4- ذره انتقال دهنده موج گرانشی چه برهمکنشی با ماده داشته سرعت انتشار آن چقدر است.

در نسبیت عام امواج گرانشی پیوسته بوده و ذرات واسته ندارد
در جهان ما طبق نظریه نسبیت عام، سرعت انتشارش برابر با سرعت نور است
باعث حرکت عرضی در ابر فضا میشود، و همچنین، اختلالات موقتی در یکسان بودن گذر زمان در نقاط مختلف یک سیستم ایجاد می کند.

[MA102]

آشکارسازی:
با گذر يك موج گرانشی با صفحه قطبش تخت از يك جسم، نخست تغيير شكل جسم در يك راستا انجام مي پذيرد، سپس( در نصف تناوب بعدی ) اين تغيير شكل در راستای 45 درجه ای تغيير شكل اوليه رخ مي دهد. در نصف تناوب بعدی نيز همين اتفاق می افتد. بنابراين در امواج گرانشی يك تناوب (T) طول می كشد تا صفحه ارتعاش (انحراف) 90 درجه بچرخد. چيزی كه برای امواج الكترومغناطيسی قطبيده در نصف تناوب (T/2) انجام می پذیرد.
از نظر اصولی، مي توان اين تغييرات را توسط آشكار كردن تغييرات تنش در يك جسم _آنتن ثبت كرد، با ساختن يك لرزه نگار فضا _زمان.
البته حتی وقتی امواج گرانشی به وسيله اجسام پرجرم يا اجسامی با شتاب بالا، مانند ستاره های نوترونی دوتايی که سرعت مداری بسيار بالايی دارند، توليد مي شوند، بعلت ضعف امواج منتشر شده آشکارسازی آنها نياز به اندازه گيری های بسيار دقيق و توجه بسيار به جزئيات پديده ها دارد، که باعث شده آزمایشات مشاهده امواج گرانشی، جزو سختترین آزمایشها قرار بگیرد.

تصویر. 9 شبیه سازی نحوه تغییر شکل اجسام در حین عبور یک موج گرانشی باصفحه قطبش تخت.

[MA102]

آنتن وبر:

در دهه 60s ژوزف وبر از دانشگاه مريلند ترتيبی داد تا امواج گرانشی را آشكار سازد. آنتنی كه وبر برای آشكار ساختن امواج گرانشی ساخت استوانه‌ای آلومينيمی بود به قطر 60 سانتيمتر و طول 1.5 متر كه وزن آن بيش از يك تن بود. اين استوانه توسط سيمی كه در وسط آن به دور استوانه پيچيده شده بود در يك محفظه خلاء به طور معلق قرار داشت. همچنين اين محفظه به وسيله سيستمی از كمك فنرها از جهان خارج جدا شده بود. وقتی يك موج گرانشی از درون استوانه عبور ميكرد فشارهايی به وجود می آورد. وبر برای آشكار كردن نوسانات حاصل، تعدادی كريستال پيزوالكتريك بر روی سطح استوانه نصب كرد. اين كريستالها نوسانات را به جريان‌های الكتريكی ضعيفی مبدل می كنند. سپس اين جريان‌ها تقويت و ثبت می شوند. يك چنين استوانه آلومينيمی به دليل وجود تاثيرات گرمايی همواره در حال نوسان خواهد بود. برای غلبه بر اين مشكل صافيهايی الكترونيكی در سيستم نصب شده تا تمام نوسانات را به استثنای بزرگترين آنها حذف كند. علاوه بر اين وبر دو عدد از اين آنتن‌ها را يكی در دانشگاه مريلند در نزديكی واشنگتن و ديگری را در آزمايشگاه ملی ارگون خارج از شيكاگو نصب كرد. اين دو آنتن بوسيله خطوط تلفن به نحوی به هم وصل بودند كه نوسانات بزرگ آنی كه در هر دو ايستگاه رخ مي داد، به سرعت ثبت می كردند. در سال 1969 وبر با اعلام اين خبر كه امواج گرانشی را به طور موفقيت آميزی آشكار كرده فيزيكدانان را متحير كرد. هر روزه حداقل يك نوسان بزرگ ثبت مي شد و نشان می داد كه يك موج گرانشی به زمين برخورد می‌کند. با اين وجود بسياری از دانشمندان نسبت به درستی نتايج آزمايش وبر مشكوك هستند. هرچند كه هيچ كس نتوانسته نشان دهد كه كدام قسمت از نتايج آزمايش وبر نادرست است.

ِِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ ِ


: من نتونستم مطالب بیشتری از آنتن وبر و همچنین تصویری ازش پیدا کنم، اگر کسی مطلب یا تصویری ازش داره، ممنون می شم که در اینجا قرار بده.

[آسمان سرخ]

باز هم تصاویر موجود نیستند.
بابا از یک سایتی عکسهایت را آپلود کن که نگهشان دارند

[MA102]

تصویر. 1 جابجائی 43 ثانیه قوسی در قرن حضیض سیاره عطارد.



تصویر. 2 آنری پوانکاره فیزیکدان، فیلسوف علم و ریاضیدان بزرگ فرانسوی.



تصویر. 3 شبیه سازی دوبعدی انحنا بافت فضا_زمان توسط جرم_انرژی.



تصویر. 4 شبیه سازی دوبعدی انحنا فضا_زمان، منظومه شمسی.




تصویر. 5 شبیه سازی دوبعدی امواج گرانشی با منبع ناگسترده.





تصویر. 6 شبیه سازی دوبعدی امواج گرانشی با منبع گسترده.



تصویر. 7 شبیه سازی انتشار امواج گرانشی توسط اجرام چگال دوتائی(ستاره های نوترونی دوتائی).



تصویر. 8 شبیه سازی انتشار امواج گرانشی توسط رمبش ستاره نوترونی به یک سیاهچاله.



تصویر. 9 شبیه سازی نحوه تغییر شکل اجسام در حین عبور یک موج گرانشی با صفحه قطبش تخت.



تصویر. 10 نمائی طرح وار از تداخل سنج جستوجوگر امواج گرانشی

[MA102]

تداخل سنج‌های لیزری:
این تداخل‌سنج‌‌ها از دو مسیر چند کیلومتری کاملا یکسان ولی عمود بر یکدیگر تشکیل شده که پرتوهای لیزر درون این مسیرها برقرار است. پرتوهای لیزر از یک منبع منتشر می‌شوند و پس از طی مسیر چند کیلومتری، از آینه دقیق مستقر در انتهای مسیر بازتاب می‌شوند و درنهایت با هم برخورد کرده، به درون آشکارساز هدایت می‌شوند. مسیر طوری تنظیم شده که برخورد پرتوهای لیزر با یکدیگر ویرانگر باشد و این پرتوها با خنثی کردن یکدیگر، فضایی کاملا تاریک در آشکارساز برقرار کنند. اما اگر یک موج گرانشی به این تداخل‌سنج برسد، چارچوب فضا و مقیاس‌های آن در این دو بازو تغییر می‌کند و درنتیجه، پرتوهای لیزر عبوری از آنها از حالت تنظیم‌شده خارج می‌شوند. بنابراین، برخورد آنها با یکدیگر، درخشی عجیب به همراه خواهد داشت که آشکارساز می‌تواند آن را تشخیص دهد.
از اواخر دهه 70s اخترشناسان دریافته‌اند که امواج گرانشی، زمان رسیدن تابش‌های الکترومغناطیسی را که از تپ‌اخترها سرچشمه می‌گیرند، تحت تاثیر قرار می‌دهد. تپ‌اخترها، ستارگان نوترونی باقیمانده از یک انفجار ابرنواختری هستند که با سرعت سرسام‌آور چند ده تا چند صد بار در ثانیه به دور خود می‌چرخند و تابش‌های الکترومغناطیسی منظمی را گسیل می‌کنند. اخیرا و با کشف چندین تپ‌اختر هزارم ثانیه‌ای که در هر ثانیه هزار بار تابش الکترومغناطیسی گسیل می‌کنند، ایده استفاده از تپ‌اخترها از حالت تئوری به مرحله عملی رسیده است. تابش‌های الکترومغناطیسی این تپ‌اخترها بسیار سریع‌تر و قابل اعتمادتر از تپ‌اخترهای عادی است.
تلسکوپ فضایی پرتوهای گاما فرمی ناسا، موقعیت تعدادی از این ساعت‌های کهکشانی را شناسایی کرده که به اخترشناسان امواج رادیویی اجازه می‌دهد آنها را مورد مطالعه قرار دهند. اخترشناسان با بررسی تغییرات ناچیز در زمان رسیدن تابش‌های الکترومغناطیسی که تنها معادل کسری از ثانیه است، می‌توانند تاثیر احتمالی یک موج گرانشی زودگذر را بر زمین ردیابی کنند. اگر این تلاش‌ها به نتیجه برسد، محققان ابزار جدیدی را برای کشف طوفان‌های کیهانی مانند برخود سیاهچاله‌ها که تصور می‌شود امواج گرانشی را تولید می‌کنند، در اختیار خواهند داشت.
گروه‌های مختلفی در استرالیا، اروپا و آمریکای شمالی بر روی این موضوع کار می کنند. این گروه‌ها رقیب گروه‌های بزرگ‌تر و سرمایه‌دارتری محسوب می‌شوند که از تداخل‌سنج‌های لیزری برای ردیابی امواج گرانشی استفاده می‌کنند.
در آشکارساز عظيم ليگو (رصدخانه ی تداخل سنجی ليزری امواج گرانشی واقع در لوييزيانا) نور ليزر به طور همزمان به دو قسمت تقسيم مي شود و دو راهرو عمود بر هم به طول چهار کيلومتر و عرض چهار متر را طی می کند و از انتهای راهرو بازتاب مي شود و مسير رفته را بازمی گردد. اگر امواج گرانشی از مسير عبور يکی از اين پرتوهای ليزر عبور کنند، انحنای فضا_زمان را به مقدار بسيار ناچيزی تغيير می دهد. همين مقدار ناچيز در زمان رفت و برگشت نور تأثير می گذارد و نور بازگشته از دو راهرو با هم اختلاف فاز خواهند داشت. با توجه به انحنای زمين و مشکلاتی ديگر، بزرگی آشکارسازهايی که روی زمين نصب می شوند نمی تواند از چند کيلومتر بيشتر شود، که موجب می شود در زمین، تنها به دنبال امواج گرانشی با فرکانس‌های بسیار بالا بود. به همين سبب دانشمندان به فکر ساخت پروژه ی بلند پروازانه ی لايزا(آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری) افتادند که در آن سه فضاپيما با فاصله ای 5 ميليون کيلومتری کار تبادل و بازتاب ليزر را انجام می دهند.
این ماموریت که با همکاری ناسا و آژانس فضایی اروپا(اسا) انجام می‌شود، از سه فضاپیما استفاده می‌کند که در هر کدام مکعب‌های پلاتین طلایی رنگی شناور است. پرتوهای لیزری که بین دو فضاپیما شلیک می‌شوند، برای اندازه‌گیری دقیق تغییر فاصله (دقتی بی‌نظیر معادل 40 در هر هزار میلیارد قسمت از یک متر) بین مکعب‌ها استفاده می‌شوند. این تغییرات توسط امواج گرانشی تولید می‌شوند.

تصویر. 11 نمائی طرح وار از آنتن فضایی لایزا در امواج گرانشی.