امواج گرانشی رازهای پنهان مادهتاریک را فاش میکنند
پژوهشگران با ارائه یک مدل کاملا نسبیتی نشان دادهاند که امواج گرانشی ممکن است نشانههایی پنهان از مادهتاریک در نزدیکی سیاهچالههای عظیم را در خود داشته باشند.
به گزارش Sciencedaily، بر اساس پژوهش جدید دانشمندان دانشگاه آمستردام امواج گرانشی تولیدشده توسط سیاهچالهها میتوانند راهی برای شناسایی مادهتاریک و بررسی ویژگیهای آن فراهم کنند. محور اصلی این پژوهش، مدلی مبتنی بر نسبیت عام اینشتین است که با دقت بالا چگونگی تعامل یک سیاهچاله با مواد اطراف خود را توصیف میکند.
رودریگو ویسنته، تئوفانس کاریداس و جیانفرانکو برتونه از موسسه فیزیک دانشگاه آمستردام (IoP) و مرکز GRAPPA برای گرانش و فیزیک ذرات اخترشناسی نتایج این تحقیق را در نشریه Physical Review Letters منتشر کردهاند. آنها در این مطالعه روشی دقیقتر برای پیشبینی چگونگی تاثیر مادهتاریک اطراف سیاهچالهها بر امواج گرانشی ارائه کردهاند.
فروریزشهای با نسبت جرمی بسیار نامتقارن
این پژوهش به بررسی سامانههایی به نام فروریزشهای با نسبت جرمی بسیار نامتقارن یا EMRI میپردازد: منظومههایی که در آن یک جرم فشرده کوچکتر (مانند سیاهچالهای ناشی از فروپاشی یک ستاره) در مدار یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز کهکشان قرار گرفته و بهتدریج به آن نزدیک میشود. در طول این فروریزش آهسته و تدریجی، جسم کوچکتر پیوسته امواج گرانشی تولید میکند.
ماموریتهای فضایی آینده مانند رصدگر امواج گرانشی LISA متعلق به آژانس فضایی اروپا که برای پرتاب در سال ۲۰۳۵ برنامهریزی شده، انتظار میرود این سیگنالها را طی ماهها یا حتی سالها رصد کنند و صدها هزار تا میلیونها چرخه مداری را دنبال نمایند. اگر این امواج بهدرستی مدلسازی شوند، این اثر انگشتهای کیهانی میتوانند توزیع ماده بهویژه مادهتاریک که عمده جرم جهان را تشکیل میدهد در محیط پیرامونی سیاهچالههای عظیم را آشکار کنند.
دیدگاهی کاملا نسبیتی
پیش از آنکه ماموریتهایی مانند LISA دادهبرداری را آغاز کنند لازم است پیشبینی دقیقی از شکل امواج گرانشی و اطلاعات قابل استخراج از آنها در اختیار داشته باشیم. تاکنون بسیاری از مطالعات از مدلهای سادهشده برای توصیف اثر محیط بر EMRIها استفاده کردهاند. پژوهش جدید فیزیکدانان IoP/GRAPPA این خلا را برای طیف گستردهای از محیطها برطرف میکند.
این مطالعه نخستین چارچوب کاملا نسبیتی را ارائه میدهد؛ چارچوبی که بهجای استفاده از تقریبهای نیوتنی، نظریه گرانش اینشتین را به طور کامل در توصیف تاثیر محیط پیرامونی سیاهچالههای عظیم بر مدار EMRIها و امواج گرانشی حاصل از آنها بهکار میگیرد.
پژوهش بهویژه بر تجمعات بسیار فشرده مادهتاریک که احتمال شکلگیری آنها در اطراف سیاهچالههای پرجرم وجود دارد، متمرکز است. با وارد کردن این مدل تازه نسبیتی در پیشرفتهترین مدلهای موج نویسندگان نشان میدهند که چنین ساختارهایی اثر قابل اندازهگیری بر امواج گرانشی ثبتشده توسط آشکارسازهای آینده خواهند داشت.
این کار گامی بنیادی در یک برنامه بلندمدت بهشمار میرود که هدف آن استفاده از امواج گرانشی برای نقشهبرداری از توزیع مادهتاریک در جهان و روشنکردن ماهیت بنیادی آن است.
انتهای پیام/
