بازی امواج گرانشی با ستاره‌های در حال چرخش سریع!!

تصویری که پس‌زمینه موج گرانشی (بنفش) را به تصویر می‌کشد که سیگنال‌های تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای (دایره‌های سفید با خطوط) را هنگام حرکت به سمت زمین (گوی آبی) دستکاری می‌کند. (اعتبار تصویر: C. Knox)

دانشمندان تغییراتی را در سیگنال‌هایی مشاهده کردند که از ستاره‌های در حال چرخش سریع به نام تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای می‌آیند که ممکن است به وجود موج‌های ظریف فضا-زمان در سراسر جهان اشاره کنند.

تپ اخترهای میلی‌ثانیه‌ای بقایای ستاره‌ای هستند که صدها بار در ثانیه به دور خودشان می‌چرخند و پالسهای رادیویی دقیقی تولید می‌کنند که می‌توانند به عنوان مترونوم کیهانی عمل کنند ( مترجم: از نظر زمانی یک ابزار سنجش است تا مشخص کند این پالسهای رادیویی چه ریتمی دارند تند یا کند هستند). دانشمندان فکر می کنند که امواج در فضا زمان که امواج گرانشی نامیده می‌شوند، می‌توانند بر این سیگنال‌ها در حین حرکت در فضا تأثیر بگذارند. هنگامی که یک تیم بین‌المللی از محققان اخیراً یک اختلال عجیب در سیگنالهای تپ اختر را شناسایی کردند (مترجم: مترونوم کیهانی)، آنها متوجه شدند که این ممکن است محصول چنین تعاملی بوده باشد.

سیوان چن، محقق موسسه اخترشناسی و اخترفیزیک کاولی در دانشگاه پکن در چین، گفت: ‘این یک سیگنال بسیار هیجان‌انگیز است! اگرچه ما هنوز شواهد قطعی نداریم، اما ممکن است شروع به شناسایی پس‌زمینه امواج گرانشی کنیم.

کشف امواج گرانشی در سال 2015 یکی از بزرگ‌ترین رویدادهای نجومی دهه گذشته بود. نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین که یک قرن پیش از آن منتشر شد، پیشنهاد کرد که تار و پود فضا-زمان می‌تواند زمانی که اجرام عظیمی مانند ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌ها به یکدیگر برخورد می‌کنند و باعث ایجاد امواجی می‌شود که در فواصل بسیار زیاد احساس می‌شود. اما تا زمانی که آشکارسازهای پیچیده‌ای مانند رصدخانه امواج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (LIGO) در ایالات متحده و همکاری Virgo در اروپا به وجود آمدند که تشخیص این ارتعاشات قدرتمند امکان پذیر شد.

اما برخی سوالات باقی ماند. فیزیکدانان این نظریه را مطرح کرده‌اند که مجموع موج‌هایی به ارزش چندین قرن که توسط این رویدادهای فاجعه‌آمیز ایجاد می‌شود، می‌تواند یک پس‌زمینه موج گرانشی ایجاد کند که دائماً وجود دارد و در کل جهان نفوذ می‌کند. چیزی که هنوز شناسایی نشده است.

تشخیص سیگنال مختل شده از تپ‌اخترهای میلی ثانیه‌ای ممکن است تنها گامی برای اثبات وجود این پس زمینه باشد.

تپ‌اخترهای میلی ثانیه‌ای بسیار متراکم و به اندازه یک شهر، سیگنال‌های رادیویی را از قطبهای خود در حین چرخش ساطع می‌کنند. فرکانس این سیگنال‌ها فوق‌العاده منظم است و حتی می‌توان از آن به عنوان نوعی «ساعت کهکشانی» استفاده کرد که سایر پدیده‌ها را براساس آن زمان‌بندی کرد.

با تکیه بر رویکردی که برای اولین‌بار در ژانویه 2021 توصیف شد، تیمی از اخترشناسان که به عنوان بخشی از پروژه بین‌المللی آرایه زمان‌بندی تپ‌اختر (IPTA) کار می‌کنند، تغییرات عجیب و غریب را در این سیگنال‌ها شناسایی کردند. آنها معتقدند این اختلال ممکن است ناشی از تداخل پس زمینه موج گرانشی باشد.

اما این تیم در مورد یافته‌ها نیز محافظه‌کار هستند و اذعان دارند که سایر توضیحات احتمالی برای تشخیص آنها باید رد شود. بوریس گونچاروف، دانشمند در آرایه زمان‌بندی پارکس پالسار (PPTA) که در این مطالعه همکاری کرد، در بیانیه گفت: «ما همچنین در حال بررسی این هستیم که این سیگنال چه چیز دیگری می‌تواند باشد. به عنوان مثال، شاید این نویز می‌تواند ناشی از نویزی باشد که در داده‌های تپ‌اخترهای منفرد وجود دارد که ممکن است در تحلیل‌های ما به درستی مدل‌سازی شده باشد.

داده‌های IPTA از یافته‌های ترکیبی از سه مجموعه داده مستقل تشکیل شده است که توسط آرایه زمان‌بندی تپ‌اختر اروپایی(EPTA)، رصدخانه نانوهرتز آمریکای شمالی برای امواج گرانشی (NANOGrav) و PPTA جمع‌آوری شده است.

مترجم: مرتضی نادری فرد

منبع:

Gravitational waves play with fast spinning stars, study suggests

By Doris Elin Urrutia

https://www.space.com/millisecond-pulsars-gravitational-wave-backgroun