ما هي موجات الجاذبية؟

سمعنا في عام ٢٠١٥ عن رصد مرصد لايغو لموجات تسمى موجات الجاذبية (أو الموجات الثقالية) التي قد تنبأ بها العالم أنشتاين منذ عشرات السنين. فماذا نعني بما يسمى موجات الجاذبية؟

الإجابة المختصرة

موجات الجاذبية هي تموج سريع غير مرئي في نسيج المكان. وتبلغ سرعة حركة أمواج الجاذبية سرعة الضوء نفسها (٣٠٠ ألف كم في الثانية تقريباً). وتعمل هذه الأمواج على ضغط وتمديد أي شيء يصادفها في طريقها أثناء مرورها عبره.

تنبؤ أنشتاين

إذاً موجة الجاذبية ما هي إلا تموج غير مرئي سريع في نسيج المكان. وقد عرفنا عن هذه الأمواج منذ وقت طويل. إذ طرح العالم الشهير ألبرت أنشتاين العديد من الأفكار عن الجاذبية ونسيج المكان منذ ما يزيد عن ١٠٠ عام.

وقد تنبأ أنشتاين بحدوث شيء مميز عندما يدور جسمان حول بعضهما، كالكواكب والنجوم. وقد اعتقد بأن هذا النوع من الحركة يؤدي إلى تموجات في المكان. وأن هذه الموجات تنتشر كما تنتشر الموجات في مياه بركة عندما يقذف حجر بداخلها. ويسمي العلماء هذه التموجات في نسيج المكان «أمواج الجاذبية» أو الأمواج الثقالية.

وموجات الجاذبية هذه غير مرئية، ولكنها مع ذلك سريعة جداً. حيث تتحرك بسرعة الضوء تقريباً. وتؤدي هذه الأمواج إلى ضغط أي شيء يعترض طريقها وتمديده أثناء مرورها.

ما الذي يسبب أمواج الجاذبية؟

تحدث أقوى أمواج الجاذبية عندما تتحرك الأجسام بسرعات كبيرة جداً. ومن بين الأمثلة التي يمكن أن تحدث أمواج الجاذبية، عند:

• انفجار النجوم لا تناظرياً (تسمى انفجارات السوبرنوفا أو المستعرات العظمى)
• دوران نجمين كبيرين حول بعضهما البعض
• دوران ثقبين أسودين حول بعضهما البعض واندماجهما

ولكن أنواع الأجسام المذكورة التي تحدث أمواج الجاذبية بعيدة جداً. وفي بعض الأحيان، تؤدي هذه الأجسام إلى حدوث أمواج جاذبية ضعيفة وصغيرة. وهكذا تكون هذه الأمواج قد غدت ضعيفة عند وصولها إلى الأرض. ولذلك يصعب رصد أمواج الجاذبية بالطبع.

كيف نعلم أن هذه الأمواج موجودة بالفعل؟

رصد العلماء عام ٢٠١٥ أمواج الجاذبية للمرة الأولى. مستخدمين لذلك أداة حساسة جداً وهي مرصد لايغو. وقد نشأت أمواج الجاذبية هذه في الأصل عندما اصطدم ثقبان أسودان ببعضهما البعض. وحدث هذه التصادم في الواقع منذ ١.٣ مليار عام! ولكن أمواج الجاذبية الناتجة عن ذلك لم تتمكن من الوصول إلى الأرض حتى عام ٢٠١٥.

أنشتاين كان على حق!

كان حدث رصد أمواج الجاذبية حدثاً هاماً في تاريخ العلم. فقبل رصدها كان كل شيء تقريباً عن الكون يأتي من دراسة أمواج الضوء. والآن أصبح لدى العلماء طريقة جديدة لدراسة الكون، وذلك عن طريق دراسة أمواج الجاذبية. حيث ستساعدنا هذه الأمواج بمعرفة المزيد عن كوننا. وقد نتعلم المزيد أيضاً عن الجاذبية نفسها.

كيف رصدت أمواج الجاذبية؟

عندما مرت هذه الأمواج بالأرض، أدت إلى ضغط نسيج المكان وتمديده. ولكل مرصد من مرصدي لايغو ذراعان كما ذكرنا، يمتد كل منهما ٤ كم.
ويسبب مرور هذه الموجات تغير في طول هذه الأذرع تغيراً طفيفاً. وبدوره يستخدم المرصد الليزر والمرايا وأجهزة دقيقة جداً لرصد هذه التغيرات الضئيلة. وهذا ما حدث وأدى لاكتشاف صحة تنبؤ أنشتاين بوجود هذه الأمواج. والصورة المتحركة في الأسفل توضح عمل مرصد لايغو في رصدها.

ملخص المقال

موجات الجاذبية أو الأمواج الثقالية: هي تموج سريع غير مرئي في نسيج المكان (بسرعة الضوء). وتعمل هذه الأمواج على ضغط وتمديد أي شيء يصادفها في طريقها أثناء مرورها عبره.

يسببها: انفجار المستعرات العظمى، دوران نجمين كبيرين أو ثقبين أسودين حول بعضهما البعض.

تنبأ بها أنشتاين منذ ما يقارب ١٠٠ عام، ورصدها مرصد لايغو عام ٢٠١٥. وأهم فوائدها إمكانية دراسة الكون عبرها إلى جانب أمواج الضوء.

المصدر

هنا