ابتهج الجميع بحق
بأحدث الاكتشافات في مجال موجات الجاذبية. وقد رصد مرصد ليجو ، الذي انضم إليه شريكه الأوروبي VIRGO مؤخرًا ، موجات الجاذبية لدمج الثقوب السوداء. وهو أمر رائع جدًا ، ولكنه يبدو أيضًا وحيدًا جدًا - الثقوب السوداء سوداء ، لذلك يمكننا فقط ملاحظة موجات الجاذبية فيها ، وقليلاً. نظرًا لأن مراصدنا الحالية للكشف عن موجات الجاذبية ليست جيدة جدًا في تحديد موقع مصدر في السماء ، لم نتمكن حتى من معرفة أي مجرة ، على سبيل المثال ، حدث مسجل.
لكن كل شيء تغير بعد بداية عصر علم الفلك ، القادر على الكشف الفوري عن إشعاع الجاذبية والكهرومغناطيسية من مصدر واحد. كان الحدث الذي تم اكتشافه هو اندماج نجمين نيوترونيين ، وليس ثقوبًا سوداء ، وكل هذه المادة ، المتقاربة معًا في تصادم عملاق ، غمرت السماء بإشعاع العديد من الأطوال الموجية في وقت واحد.
مجرد إلقاء نظرة على جميع هذه المراصد المختلفة ، كل هذه الأطوال الموجية للإشعاع الكهرومغناطيسي! الراديو ، والأشعة تحت الحمراء ، والبصرية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، ومجموعة جاما - هذا هو الطيف الكامل من وجهة نظر فلكية.
ستنمو العديد من الإنجازات العلمية المتقدمة من هذا الحدث - انظر ، على سبيل المثال ،
هذا العمل . بعض الناس متحمسون للغاية لأن هذا الحدث أنتج كمية كبيرة من الذهب ، أكبر بعدة مرات من كتلة الأرض. ولكن هذه هي مدونتي ، لذلك سأغطي جانبًا من هذا الحدث يتعلق بي: استخدام "صفارات الإنذار القياسية" لقياس توسع الكون.
نحن جيدون بالفعل في قياس تمدد الكون باستخدام
مقياس المسافة في علم الفلك . يتم فيه قياس المسافات تدريجيًا ، خطوة بخطوة ، أولاً من خلال تحديد المسافات إلى أقرب النجوم ، ثم من خلال الانتقال إلى العناقيد البعيدة ، وهكذا. إنه يعمل بشكل جيد ، ولكن ، بالطبع ، عرضة لتراكم الأخطاء في العملية. يمنحنا نوع جديد من مراقبة موجات الجاذبية شيئًا آخر ، مما يتيح لك القفز فوق هذا النطاق الكامل للمسافات والحصول على
قياس مستقل للمسافة إلى الأجسام الكونية.
تعتبر المراقبة المتزامنة للموجات الجاذبية والكهرومغناطيسية جزءًا مهمًا من الفكرة. أنت تحاول مقارنة شيئين: المسافة إلى الكائن والسرعة الظاهرية التي يتحرك بها بعيدًا عنك. عادة ما يكون كل شيء بسيطًا بالسرعة: يمكنك قياس الانزياح الأحمر للضوء ، والذي يسهل القيام به مع الطيف الكهرومغناطيسي للكائن. ولكن مع وجود موجات جاذبية فقط ، لا يمكن القيام بذلك - لا يوجد هيكل كاف في الطيف لقياس الانزياح الأحمر. لذلك ، كان انفجار النجوم النيوترونية مهمًا جدًا بالنسبة لنا ؛ في حالة GW170817 ، تمكنا للمرة الأولى من تحديد الانزياح الأحمر الدقيق لمصدر بعيد من موجات الجاذبية.
يعد قياس المسافات لحظة صعبة ، وهنا تقدم لنا موجات الجاذبية تقنية جديدة. الإستراتيجية المعتادة المقبولة عمومًا هي تحديد "الشموع القياسية" ، أي الأشياء التي يمكنك من خلالها استخلاص سطوع جوهري لاستخلاص استنتاجات معقولة. بمقارنتها مع السطوع المرصود ، يمكنك حساب المسافة. على سبيل المثال ، استخدم علماء الفلك المستعرات الأعظمية من النوع Ia لاكتشاف التوسع المتسارع للكون.
لا توفر موجات الجاذبية الشموع القياسية - سيكون لكل من الأجسام "سطوع" جاذبيتها الداخلية (كمية الطاقة المشعة). ولكن من خلال دراسة كيفية تطور مصدر الضوء - تعديل التردد الخطي المميز لموجات الجاذبية لكائنين يتحركان بسرعة في دوامة - يمكن للمرء حساب سطوعها الكلي. إليك LFM لـ GW170817 ، مقارنة بالمصادر الأخرى التي اكتشفناها - المزيد من البيانات ، دقيقة كاملة تقريبًا!
والآن لدينا مسافة وزحزحة حمراء بدون مقياس المسافة! هذا مهم لأسباب عديدة. طريقة مستقلة لقياس المسافات الكونية ، على سبيل المثال ، ستسمح لنا بقياس خصائص المادة المظلمة. يمكنك أيضًا أن تسمع عن الاختلافات بين الطرق المختلفة لقياس ثابت هابل ، مما يعني إما أن شخصًا ما يرتكب خطأً صغيراً ، أو أننا بطريقة أو بأخرى مخطئون للغاية في وجهات نظرنا حول الكون. سيساعدنا الحصول على طريقة مستقلة للتحقق من حساباتك على معرفة ذلك. فقط من حدث واحد يمكننا أن نستنتج بالفعل أن ثابت هابل هو 70 كم / ثانية / MPC ، على الرغم من وجود خطأ كبير إلى حد ما (+12 ، -8 كم / ثانية / MPC). لكن الدقة ستزداد مع جمع البيانات الإضافية.
وها هو دوري الصغير في هذه القصة. تم طرح فكرة استخدام مصادر موجات الجاذبية كصفارات إنذار قياسية من قبل برنارد شوتز في عام 1986. ولكن منذ ذلك الحين أعيد تصميمها بشكل جدي ، خاصة من قبل أصدقائي دانيال هولتز وسكوت هيوز. أخبرني دانيال عن هذه الفكرة منذ سنوات عديدة ، وقد كتب هو وسكوت أحد الأعمال الأولى حول هذا الموضوع. قلت على الفور: "عليك ببساطة تسمية هذه الأشياء" صفارات الإنذار القياسية ". لذلك ولدت تسمية مفيدة.
لسوء الحظ ، قدم لي زميلي في Caltech ، Sterl Finney ، نفس الاسم في نفس الوقت كما هو موضح في أقسام الشكر. ولكن هذا لا شيء. عندما تكون المساهمة صغيرة جدًا ، ليس من المؤسف تقسيمها.
لكن مزايا علماء الفيزياء وعلماء الفلك الذين تمكنوا من إجراء هذه الملاحظة ، والعديد من الآخرين الذين ساهموا في الفهم النظري للقضية ، مهمة حقًا. مبروك لجميع العاملين بجد الذين اكتشفوا طريقة جديدة لدراسة الكون.
شون مايكل كارول عالم كوني أمريكي متخصص في الطاقة المظلمة والنسبية العامة.