આકર્ષણનું બળ અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો

• ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો - ફેરફારો ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર, મોજાની જેમ પ્રચાર. તેઓ ગતિશીલ માસ દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે, પરંતુ કિરણોત્સર્ગ પછી તેઓ તેમનાથી અલગ થઈ જાય છે અને આ લોકોથી સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ગાણિતિક રીતે સ્પેસટાઇમ મેટ્રિક્સના ખલેલ સાથે સંબંધિત છે અને તેને "સ્પેસટાઇમ રિપલ્સ" તરીકે વર્ણવી શકાય છે.

  સામાન્ય સાપેક્ષતામાં અને મોટાભાગના અન્ય આધુનિક સિદ્ધાંતોગુરુત્વાકર્ષણ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ચળવળ દ્વારા પેદા થાય છે વિશાળ સંસ્થાઓચલ પ્રવેગક સાથે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોપ્રકાશની ઝડપે અવકાશમાં મુક્તપણે ફેલાવો. ગુરુત્વાકર્ષણ દળોની સાપેક્ષ નબળાઈને કારણે (અન્યની તુલનામાં), આ તરંગોની તીવ્રતા ખૂબ ઓછી હોય છે, જે નોંધવી મુશ્કેલ છે.

  સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત (GR) અને ગુરુત્વાકર્ષણના અન્ય ઘણા સિદ્ધાંતો દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની આગાહી કરવામાં આવે છે. LIGO ના ટ્વીન ડિટેક્ટર્સ દ્વારા સપ્ટેમ્બર 2015 માં તેઓને સૌપ્રથમ સીધા જ શોધવામાં આવ્યા હતા, જેણે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધી કાઢ્યા હતા જે સંભવતઃ બે બ્લેક હોલના વિલીનીકરણના પરિણામે વધુ એક મોટા ફરતા બ્લેક હોલની રચના કરે છે. બ્લેક હોલ. તેમના અસ્તિત્વના પરોક્ષ પુરાવા 1970 ના દાયકાથી જાણીતા છે - સામાન્ય સાપેક્ષતા અવલોકનો સાથે મેળ ખાતી બંધ પ્રણાલીઓના કન્વર્જન્સના દરની આગાહી કરે છે. ડબલ સ્ટાર્સગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના ઉત્સર્જનને કારણે ઊર્જાના નુકસાનને કારણે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની સીધી નોંધણી અને એસ્ટ્રોફિઝિકલ પ્રક્રિયાઓના પરિમાણો નક્કી કરવા માટે તેનો ઉપયોગ એ આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ખગોળશાસ્ત્રનું એક મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે.

  સામાન્ય સાપેક્ષતાના માળખામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનું વર્ણન તરંગ-પ્રકારના આઈન્સ્ટાઈન સમીકરણોના ઉકેલો દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે પ્રકાશની ઝડપે (રેખીય અંદાજમાં) ગતિશીલ અવકાશ-સમય મેટ્રિકના વિક્ષેપને રજૂ કરે છે. આ ક્રોધનું અભિવ્યક્તિ, ખાસ કરીને, હોવું જોઈએ, સમયાંતરે ફેરફારબે મુક્તપણે ઘટી રહેલા (એટલે ​​​​કે, કોઈપણ દળોથી પ્રભાવિત નથી) પરીક્ષણ જનતા વચ્ચેનું અંતર. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગનું કંપનવિસ્તાર h એ પરિમાણહીન જથ્થો છે - અંતરમાં સંબંધિત ફેરફાર. જ્યારે સૂર્યમંડળમાં માપવામાં આવે છે ત્યારે એસ્ટ્રોફિઝિકલ પદાર્થો (ઉદાહરણ તરીકે, કોમ્પેક્ટ બાઈનરી સિસ્ટમ્સ) અને ઘટનાઓ (સુપરનોવા વિસ્ફોટ, ન્યુટ્રોન સ્ટાર મર્જર, બ્લેક હોલ દ્વારા સ્ટાર કેપ્ચર વગેરે)માંથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના અનુમાનિત મહત્તમ કંપનવિસ્તાર ખૂબ નાના હોય છે (h = 10). −18-10 −23). એક નબળા (રેખીય) ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ, સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત અનુસાર, ઊર્જા અને વેગને સ્થાનાંતરિત કરે છે, પ્રકાશની ઝડપે આગળ વધે છે, ત્રાંસી, ચતુર્ભુજ છે અને એકબીજાના 45°ના ખૂણા પર સ્થિત બે સ્વતંત્ર ઘટકો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે ( ધ્રુવીકરણની બે દિશાઓ છે).

  વિવિધ સિદ્ધાંતો ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના પ્રસારની ગતિને અલગ રીતે આગાહી કરે છે. સામાન્ય સાપેક્ષતામાં, તે પ્રકાશની ઝડપ (રેખીય અંદાજમાં) બરાબર છે. ગુરુત્વાકર્ષણના અન્ય સિદ્ધાંતોમાં, તે અનંત સહિત કોઈપણ મૂલ્ય લઈ શકે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની પ્રથમ નોંધણી મુજબ, તેમનું વિક્ષેપ સમૂહવિહીન ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે સુસંગત હોવાનું બહાર આવ્યું, અને ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ જેટલી હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવ્યું.

"આટલા લાંબા સમય પહેલા નથી મજબૂત રસસૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી મિચિઓ કાકુએ તેમના 2004ના પુસ્તક આઈન્સ્ટાઈનના કોસ્મોસમાં લખ્યું છે કે, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનું સીધું અવલોકન કરવા માટે લાંબા ગાળાના પ્રયોગોની શ્રેણીમાં વૈજ્ઞાનિક સમુદાયને શું ઉત્તેજિત કર્યું. — LIGO પ્રોજેક્ટ ("ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનું અવલોકન કરવા માટે લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર") ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો "જોવા" માટે સૌપ્રથમ હોઈ શકે છે, મોટે ભાગે બે બ્લેક હોલની અથડામણથી ઊંડી જગ્યા. LIGO એ ભૌતિકશાસ્ત્રીનું સ્વપ્ન સાકાર થયું છે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને માપવા માટે પૂરતી શક્તિ સાથેની પ્રથમ સુવિધા છે."

કાકુની આગાહી સાચી પડી: ગુરુવારે, LIGO વેધશાળાના આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિકોના જૂથે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધની જાહેરાત કરી.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો એ અવકાશ-સમયમાં ચાલતા ઓસિલેશન છે જે પ્રવેગ સાથે આગળ વધી રહેલા વિશાળ પદાર્થો (જેમ કે બ્લેક હોલ) "એસ્કેપ" કરે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો એ અવકાશ-સમયનો ફેલાવો વિક્ષેપ છે, સંપૂર્ણ શૂન્યતાની મુસાફરી વિકૃતિ છે.

બ્લેક હોલ એ અવકાશ-સમયમાં એક ક્ષેત્ર છે જેનું ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ એટલું મજબૂત છે કે પ્રકાશની ઝડપે (પ્રકાશ પોતે સહિત) ગતિશીલ પદાર્થો પણ તેને છોડી શકતા નથી. બ્લેક હોલને બાકીના વિશ્વથી અલગ કરતી સીમાને ઘટના ક્ષિતિજ કહેવામાં આવે છે: ઘટના ક્ષિતિજની અંદર જે થાય છે તે બધું બાહ્ય નિરીક્ષકની નજરથી છુપાયેલું છે.

એરિન રાયન દ્વારા ઓનલાઈન પોસ્ટ કરાયેલ કેકનો ફોટો.

વૈજ્ઞાનિકોએ અડધી સદી પહેલા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને પકડવાનું શરૂ કર્યું: તે પછી અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી જોસેફ વેબરને આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત (GTR)માં રસ પડ્યો, તેણે વિરામ લીધો અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનો અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કર્યું. વેબરે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધવા માટેના પ્રથમ ઉપકરણની શોધ કરી અને ટૂંક સમયમાં જાહેરાત કરી કે તેણે "ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનો અવાજ" રેકોર્ડ કર્યો છે. જો કે, વૈજ્ઞાનિક સમુદાયે તેમના સંદેશને નકારી કાઢ્યો.

જો કે, તે જોસેફ વેબરને આભારી છે કે ઘણા વૈજ્ઞાનિકો "વેવ ચેઝર્સ" માં ફેરવાઈ ગયા. આજે વેબરને પિતા માનવામાં આવે છે વૈજ્ઞાનિક દિશાગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર.

"આ ગુરુત્વાકર્ષણ ખગોળશાસ્ત્રના નવા યુગની શરૂઆત છે"

LIGO ઓબ્ઝર્વેટરી, જ્યાં વૈજ્ઞાનિકોએ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો રેકોર્ડ કર્યા છે, તેમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ત્રણ લેસર સ્થાપનો છે: બે વોશિંગ્ટન રાજ્યમાં અને એક લ્યુઇસિયાનામાં સ્થિત છે. આ રીતે મિચિઓ કાકુ લેસર ડિટેક્ટરની કામગીરીનું વર્ણન કરે છે: “લેસર બીમ બે અલગ-અલગ બીમમાં વિભાજિત થાય છે, જે પછી એકબીજાને લંબરૂપ થઈ જાય છે. પછી, અરીસામાંથી પ્રતિબિંબિત, તેઓ ફરીથી જોડાય છે. જો ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ઇન્ટરફેરોમીટર (માપવાનું ઉપકરણ)માંથી પસાર થાય છે, તો બે લેસર બીમની પાથની લંબાઈમાં ખલેલ પહોંચશે અને આ તેમની દખલગીરીમાં પ્રતિબિંબિત થશે. લેસર ઇન્સ્ટોલેશન દ્વારા રેકોર્ડ કરાયેલ સિગ્નલ રેન્ડમ નથી તેની ખાતરી કરવા માટે, ડિટેક્ટર પૃથ્વી પર વિવિધ બિંદુઓ પર મૂકવા જોઈએ.

માત્ર એક વિશાળ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગના પ્રભાવ હેઠળ, કદમાં આપણા ગ્રહ કરતાં ઘણી મોટી, બધા ડિટેક્ટર એક સાથે કામ કરશે."

હવે LIGO સહયોગે 36 અને 29 ના સમૂહ સાથે બ્લેક હોલની દ્વિસંગી સિસ્ટમના વિલીનીકરણને કારણે ગુરુત્વાકર્ષણ વિકિરણ શોધી કાઢ્યું છે. સૌર સમૂહ 62 સૌર દળવાળા પદાર્થમાં. "ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની ક્રિયાનું આ પ્રથમ પ્રત્યક્ષ (તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કે તે પ્રત્યક્ષ છે!) માપન છે," મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના ફિઝિક્સ ફેકલ્ટીના પ્રોફેસર સર્ગેઈ વ્યાત્ચાનિને ગેઝેટા.રૂના સંવાદદાતાને ટિપ્પણી કરી. વિજ્ઞાન વિભાગ. - એટલે કે, બે બ્લેક હોલના મર્જરની એસ્ટ્રોફિઝિકલ આપત્તિમાંથી સંકેત મળ્યો હતો. અને આ સંકેત ઓળખવામાં આવે છે - આ પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે! તે સ્પષ્ટ છે કે આ બે બ્લેક હોલમાંથી છે. અને આ ગુરુત્વાકર્ષણ ખગોળશાસ્ત્રના નવા યુગની શરૂઆત છે, જે આપણને બ્રહ્માંડ વિશે માત્ર ઓપ્ટિકલ, એક્સ-રે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ન્યુટ્રિનો સ્ત્રોતો દ્વારા જ નહીં - પણ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો દ્વારા પણ માહિતી મેળવવાની મંજૂરી આપશે.

આપણે કહી શકીએ કે 90 ટકા બ્લેક હોલ કાલ્પનિક પદાર્થો બનવાનું બંધ કરી દીધું છે. કેટલીક શંકા રહે છે, પરંતુ હજુ પણ જે સિગ્નલ પકડાયો હતો તે સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત અનુસાર બે બ્લેક હોલના વિલીનીકરણના અસંખ્ય અનુકરણો દ્વારા અનુમાન કરવામાં આવે છે તેની સાથે ખૂબ જ સારી રીતે બંધબેસે છે.

આ એક મજબૂત દલીલ છે કે બ્લેક હોલ અસ્તિત્વમાં છે. આ સિગ્નલ માટે હજુ સુધી કોઈ અન્ય સમજૂતી નથી. તેથી, તે સ્વીકારવામાં આવે છે કે બ્લેક હોલ અસ્તિત્વમાં છે."

"આઈન્સ્ટાઈન ખૂબ ખુશ થશે"

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની આગાહી આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા કરવામાં આવી હતી (જેમ કે જેઓ, બ્લેક હોલના અસ્તિત્વ વિશે શંકાસ્પદ હતા) તેમના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતના ભાગ રૂપે. GR માં, સમય ત્રણ અવકાશી પરિમાણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને વિશ્વ ચાર-પરિમાણીય બને છે. બધા ભૌતિકશાસ્ત્રને તેના માથા પર ફેરવનાર સિદ્ધાંત મુજબ, ગુરુત્વાકર્ષણ એ સમૂહના પ્રભાવ હેઠળ અવકાશ-સમયની વક્રતાનું પરિણામ છે.

આઈન્સ્ટાઈને સાબિત કર્યું કે પ્રવેગ સાથે આગળ વધતી કોઈપણ વસ્તુ અવકાશ-સમયમાં વિક્ષેપ પેદા કરે છે - ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ. આ વિક્ષેપ વધારે છે, ઑબ્જેક્ટની પ્રવેગકતા અને દળ વધારે છે.

અન્ય મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તુલનામાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળોની નબળાઈને કારણે, આ તરંગોની તીવ્રતા ખૂબ ઓછી હોવી જોઈએ, નોંધણી કરવી મુશ્કેલ છે.

માનવશાસ્ત્રના વિદ્વાનોને સામાન્ય સાપેક્ષતા સમજાવતી વખતે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ વારંવાર તેમને રબરની ખેંચાયેલી શીટની કલ્પના કરવા કહે છે કે જેના પર મોટા દડાઓ નીચે કરવામાં આવે છે. બોલ્સ રબર દ્વારા દબાય છે, અને ખેંચાયેલી શીટ (જે અવકાશ-સમયનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે) વિકૃત થઈ જાય છે. સામાન્ય સાપેક્ષતા અનુસાર, આખું બ્રહ્માંડ રબર છે, જેના પર દરેક ગ્રહ, દરેક તારો અને દરેક આકાશગંગા તિરાડો છોડે છે. આપણી પૃથ્વી એક નાના દડાની જેમ સૂર્યની આસપાસ ફરે છે, જે ભારે દડા દ્વારા અવકાશ-સમયને "દબાણ" કરવાના પરિણામે રચાયેલા ફનલના શંકુની આસપાસ ફરવા માટે શરૂ કરવામાં આવે છે.

હેન્ડઆઉટ/રોઇટર્સ

ભારે બોલ સૂર્ય છે

સંભવ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ, જે આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંતની મુખ્ય પુષ્ટિ છે, તે ભૌતિકશાસ્ત્રના નોબેલ પુરસ્કારને પાત્ર છે. LIGO સહયોગ માટેના પ્રવક્તા ગેબ્રિએલા ગોન્ઝાલેઝે કહ્યું, "આઈન્સ્ટાઈન ખૂબ જ ખુશ થશે."

વૈજ્ઞાનિકોના મતે, શોધની વ્યવહારિક ઉપયોગિતા વિશે વાત કરવી ખૂબ જ વહેલું છે. “જો કે, હેનરિક હર્ટ્ઝ (જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી જેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું અસ્તિત્વ સાબિત કર્યું - ગેઝેટા.રૂ) એ વિચાર્યું હશે કે મોબાઇલ ફોન હશે? ના! મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના ફિઝિક્સ ફેકલ્ટીના પ્રોફેસર વેલેરી મિટ્રોફાનોવે કહ્યું, "અમે હવે કંઈપણ કલ્પના કરી શકતા નથી." એમ.વી. લોમોનોસોવ. - હું ફિલ્મ "ઇન્ટરસ્ટેલર" પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરું છું. તેની ટીકા કરવામાં આવે છે, હા, પરંતુ એક જંગલી માણસ પણ જાદુઈ કાર્પેટની કલ્પના કરી શકે છે. અને જાદુઈ કાર્પેટ એરોપ્લેનમાં ફેરવાઈ ગયું, અને બસ. અને અહીં આપણે ખૂબ જટિલ કંઈક કલ્પના કરવાની જરૂર છે. ઇન્ટરસ્ટેલરમાં, એક બિંદુ એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે વ્યક્તિ એક વિશ્વથી બીજી દુનિયામાં મુસાફરી કરી શકે છે. જો તમે આ રીતે કલ્પના કરો છો, તો શું તમે માનો છો કે વ્યક્તિ એક વિશ્વમાંથી બીજી દુનિયામાં મુસાફરી કરી શકે છે, કે ત્યાં ઘણા બ્રહ્માંડો હોઈ શકે છે - કંઈપણ? હું ના જવાબ આપી શકતો નથી. કારણ કે એક ભૌતિકશાસ્ત્રી આવા પ્રશ્નનો જવાબ આપી શકતો નથી “ના”! જો તે કેટલાક સંરક્ષણ કાયદાનો વિરોધાભાસ કરે તો જ! એવા વિકલ્પો છે જે જાણીતા લોકોનો વિરોધાભાસ કરતા નથી ભૌતિક કાયદા. તેથી, વિશ્વભરની મુસાફરી થઈ શકે છે!

સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતના માળખામાં આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા કરવામાં આવેલી સૈદ્ધાંતિક આગાહીના સો વર્ષ પછી, વૈજ્ઞાનિકો ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરવામાં સક્ષમ હતા. ઊંડા અવકાશ-ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર-નો અભ્યાસ કરવા માટેની મૂળભૂત રીતે નવી પદ્ધતિનો યુગ શરૂ થાય છે.

વિવિધ શોધો છે. ત્યાં રેન્ડમ છે, તે ખગોળશાસ્ત્રમાં સામાન્ય છે. વિલિયમ હર્શેલ દ્વારા યુરેનસની શોધ જેવી સાવધાનીપૂર્વક "વિસ્તારને કોમ્બિંગ" કરવાના પરિણામે બનાવવામાં આવેલ સંપૂર્ણ આકસ્મિક નથી. ત્યાં સેરેન્ડીપલ રાશિઓ છે - જ્યારે તેઓ એક વસ્તુ શોધી રહ્યા હતા અને બીજી મળી: ઉદાહરણ તરીકે, તેઓએ અમેરિકા શોધ્યું. પરંતુ આયોજિત શોધો વિજ્ઞાનમાં વિશેષ સ્થાન ધરાવે છે. તેઓ સ્પષ્ટ સૈદ્ધાંતિક આગાહી પર આધારિત છે. જે અનુમાન કરવામાં આવે છે તે સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ કરવા માટે મુખ્યત્વે માંગવામાં આવે છે. આવી શોધોમાં લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર ખાતે હિગ્સ બોસોનની શોધ અને લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર ગ્રેવિટેશનલ-વેવ ઓબ્ઝર્વેટરી LIGO નો ઉપયોગ કરીને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધનો સમાવેશ થાય છે. પરંતુ સિદ્ધાંત દ્વારા અનુમાનિત કેટલીક ઘટનાની નોંધણી કરવા માટે, તમારે બરાબર શું અને ક્યાં જોવું, તેમજ આ માટે કયા સાધનોની જરૂર છે તેની સારી સમજ હોવી જરૂરી છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને પરંપરાગત રીતે સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત (GTR) ની આગાહી કહેવામાં આવે છે, અને આ ખરેખર એવું છે (જોકે હવે આવા તરંગો GTR ના વૈકલ્પિક અથવા પૂરક હોય તેવા તમામ મોડેલોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે). તરંગોનો દેખાવ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રસારની ગતિની મર્યાદિતતાને કારણે થાય છે (સામાન્ય સાપેક્ષતામાં આ ઝડપ પ્રકાશની ગતિ બરાબર છે). આવા તરંગો એ સ્ત્રોતમાંથી પ્રસરી રહેલા અવકાશ-સમયમાં વિક્ષેપ છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્પન્ન થાય તે માટે, સ્ત્રોતે ત્વરિત દરે ધબકવું અથવા ખસેડવું જોઈએ, પરંતુ ચોક્કસ રીતે. ચાલો કહીએ કે સંપૂર્ણ ગોળાકાર અથવા નળાકાર સમપ્રમાણતા સાથે હલનચલન યોગ્ય નથી. આવા ઘણા બધા સ્ત્રોતો છે, પરંતુ ઘણી વખત તેમની પાસે એક નાનો સમૂહ હોય છે, જે શક્તિશાળી સિગ્નલ જનરેટ કરવા માટે અપૂરતો હોય છે. છેવટે, ગુરુત્વાકર્ષણ એ ચારમાંથી સૌથી નબળું છે મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, તેથી ગુરુત્વાકર્ષણ સંકેતની નોંધણી કરવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. વધુમાં, નોંધણી માટે તે જરૂરી છે કે સિગ્નલ સમય સાથે ઝડપથી બદલાય છે, એટલે કે, તેની પાસે પૂરતી ઊંચી આવર્તન છે. નહિંતર, અમે તેની નોંધણી કરી શકીશું નહીં, કારણ કે ફેરફારો ખૂબ ધીમા હશે. આનો અર્થ એ છે કે વસ્તુઓ પણ કોમ્પેક્ટ હોવી જોઈએ.

શરૂઆતમાં, સુપરનોવા વિસ્ફોટો દ્વારા મહાન ઉત્સાહ ઉત્પન્ન થતો હતો જે આપણા જેવી આકાશગંગાઓમાં દર થોડા દાયકાઓમાં થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે જો આપણે એવી સંવેદનશીલતા પ્રાપ્ત કરી શકીએ જે આપણને કેટલાક મિલિયન પ્રકાશવર્ષના અંતરથી સિગ્નલ જોવાની મંજૂરી આપે છે, તો આપણે દર વર્ષે ઘણા સિગ્નલો પર ગણતરી કરી શકીએ છીએ. પરંતુ પાછળથી એવું બહાર આવ્યું કે સુપરનોવા વિસ્ફોટ દરમિયાન ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના સ્વરૂપમાં ઊર્જા છોડવાની શક્તિના પ્રારંભિક અંદાજો ખૂબ જ આશાવાદી હતા, અને આવા નબળા સિગ્નલને ત્યારે જ શોધી શકાય છે જો આપણી ગેલેક્સીમાં સુપરનોવા ફાટી ગયો હોય.

જંગી કોમ્પેક્ટ વસ્તુઓ કે જે ઝડપથી આગળ વધે છે તે માટેનો બીજો વિકલ્પ ન્યુટ્રોન સ્ટાર્સ અથવા બ્લેક હોલ છે. આપણે કાં તો તેમની રચનાની પ્રક્રિયા જોઈ શકીએ છીએ, અથવા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયા જોઈ શકીએ છીએ. પતનના છેલ્લા તબક્કા તારાઓની કોરો, કોમ્પેક્ટ ઑબ્જેક્ટ્સની રચના તરફ દોરી જાય છે, તેમજ ફ્યુઝનના છેલ્લા તબક્કાઓ ન્યુટ્રોન તારાઅને બ્લેક હોલનો સમયગાળો કેટલાક મિલિસેકન્ડના ક્રમનો હોય છે (જે સેંકડો હર્ટ્ઝની આવર્તનને અનુરૂપ હોય છે) - બસ આપણને જે જોઈએ છે. આ કિસ્સામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના સ્વરૂપમાં (અને કેટલીકવાર મુખ્યત્વે) સહિત ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, કારણ કે વિશાળ કોમ્પેક્ટ શરીર ચોક્કસ ઝડપી હલનચલન કરે છે. આ અમારા આદર્શ સ્ત્રોત છે.

સાચું છે કે, ગેલેક્સીમાં સુપરનોવા દર થોડા દાયકાઓમાં એકવાર ફાટી નીકળે છે, ન્યુટ્રોન તારાઓનું વિલીનીકરણ હજારો વર્ષોમાં એક વખત થાય છે, અને બ્લેક હોલ એકબીજા સાથે ઘણી ઓછી વાર ભળી જાય છે. પરંતુ સિગ્નલ વધુ શક્તિશાળી છે, અને તેની લાક્ષણિકતાઓની ગણતરી એકદમ સચોટ રીતે કરી શકાય છે. પરંતુ હવે આપણે હજારો તારાવિશ્વોને આવરી લેવા અને એક વર્ષમાં અનેક સિગ્નલો શોધવા માટે કેટલાક સો મિલિયન પ્રકાશવર્ષના અંતરથી સિગ્નલ જોવા માટે સક્ષમ બનવાની જરૂર છે.

સ્ત્રોતો પર નિર્ણય કર્યા પછી, અમે ડિટેક્ટરને ડિઝાઇન કરવાનું શરૂ કરીશું. આ કરવા માટે, તમારે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શું કરે છે તે સમજવાની જરૂર છે. વિગતમાં ગયા વિના, આપણે કહી શકીએ કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પસાર થવાથી ભરતી બળ થાય છે (સામાન્ય ચંદ્ર અથવા સૌર ભરતી એ એક અલગ ઘટના છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને તેની સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી). તેથી તમે, ઉદાહરણ તરીકે, મેટલ સિલિન્ડર લઈ શકો છો, તેને સેન્સરથી સજ્જ કરી શકો છો અને તેના સ્પંદનોનો અભ્યાસ કરી શકો છો. આ મુશ્કેલ નથી, તેથી જ અડધી સદી પહેલા આવા સ્થાપનો બનાવવાનું શરૂ થયું હતું (તેઓ રશિયામાં પણ ઉપલબ્ધ છે; હવે SAI MSUની વેલેન્ટિન રુડેન્કોની ટીમ દ્વારા વિકસિત સુધારેલ ડિટેક્ટર બક્સન ભૂગર્ભ પ્રયોગશાળામાં સ્થાપિત કરવામાં આવી રહ્યું છે). સમસ્યા એ છે કે આવા ઉપકરણ કોઈપણ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો વિના સિગ્નલ જોશે. ત્યાં ઘણા બધા અવાજો છે જેનો સામનો કરવો મુશ્કેલ છે. ડિટેક્ટરને ભૂગર્ભમાં સ્થાપિત કરવું શક્ય છે (અને થઈ ગયું છે!), તેને અલગ કરવાનો પ્રયાસ કરો, તેને ઠંડુ કરો નીચા તાપમાન, પરંતુ તેમ છતાં, અવાજના સ્તરને ઓળંગવા માટે, ખૂબ જ શક્તિશાળી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સંકેતની જરૂર પડશે. પરંતુ શક્તિશાળી સંકેતો ભાગ્યે જ આવે છે.

તેથી, પસંદગી બીજી યોજનાની તરફેણમાં કરવામાં આવી હતી, જે 1962 માં વ્લાદિસ્લાવ પુસ્તોવોઇટ અને મિખાઇલ હર્ઝેનસ્ટેઇન દ્વારા આગળ મૂકવામાં આવી હતી. JETP (જર્નલ ઑફ એક્સપેરિમેન્ટલ એન્ડ થિયોરેટિકલ ફિઝિક્સ) માં પ્રકાશિત થયેલા એક લેખમાં, તેઓએ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને શોધવા માટે મિશેલસન ઇન્ટરફેરોમીટરનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરી. લેસર બીમ ઇન્ટરફેરોમીટરના બે હાથોમાં અરીસાઓ વચ્ચે ચાલે છે, અને પછી વિવિધ હાથમાંથી બીમ ઉમેરવામાં આવે છે. બીમ હસ્તક્ષેપના પરિણામનું વિશ્લેષણ કરીને, હાથની લંબાઈમાં સંબંધિત ફેરફારને માપી શકાય છે. આ ખૂબ જ ચોક્કસ માપ છે, તેથી જો તમે અવાજને હરાવો છો, તો તમે અદભૂત સંવેદનશીલતા પ્રાપ્ત કરી શકો છો.

1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, આ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરીને ઘણા ડિટેક્ટર બનાવવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. ટેક્નોલોજીને ચકાસવા માટે સૌપ્રથમ કામગીરીમાં જવા માટે પ્રમાણમાં નાના સ્થાપનો, યુરોપમાં GEO600 અને જાપાનમાં TAMA300 (સંખ્યાઓ મીટરમાં હાથની લંબાઈને અનુરૂપ છે) હતા. પરંતુ મુખ્ય ખેલાડીઓ યુએસએમાં LIGO સ્થાપનો અને યુરોપમાં VIRGO હતા. આ સાધનોનું કદ પહેલેથી જ કિલોમીટરમાં માપવામાં આવ્યું છે, અને અંતિમ આયોજિત સંવેદનશીલતાએ દર વર્ષે સેંકડો ઇવેન્ટ્સ નહીં તો ડઝનેક જોવાની મંજૂરી આપવી જોઈએ.

શા માટે બહુવિધ ઉપકરણોની જરૂર છે? મુખ્યત્વે ક્રોસ-વેલિડેશન માટે, કારણ કે ત્યાં સ્થાનિક અવાજો (દા.ત. સિસ્મિક) છે. ઉત્તરપશ્ચિમ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને ઇટાલીમાં સિગ્નલની એક સાથે શોધ તેના બાહ્ય મૂળનો ઉત્તમ પુરાવો હશે. પરંતુ બીજું કારણ છે: ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ડિટેક્ટર્સ સ્રોતની દિશા નક્કી કરવામાં ખૂબ નબળા છે. પરંતુ જો ત્યાં ઘણા ડિટેક્ટર્સ અલગ-અલગ અંતરે હોય, તો દિશાને એકદમ સચોટ રીતે સૂચવવાનું શક્ય બનશે.

લેસર જાયન્ટ્સ

તેમના મૂળ સ્વરૂપમાં, LIGO ડિટેક્ટર્સ 2002 માં બનાવવામાં આવ્યા હતા, અને VIRGO ડિટેક્ટર 2003 માં. યોજના મુજબ, આ માત્ર પ્રથમ તબક્કો હતો. બધા સ્થાપનો ઘણા વર્ષો સુધી કાર્યરત હતા, અને 2010-2011 માં તેઓને સુધારણા માટે બંધ કરવામાં આવ્યા હતા, જેથી તે પછી આયોજિત ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સુધી પહોંચે. LIGO ડિટેક્ટર્સ સપ્ટેમ્બર 2015 માં કાર્યરત પ્રથમ હતા, VIRGO એ 2016 ના બીજા ભાગમાં જોડાવું જોઈએ, અને આ તબક્કે સંવેદનશીલતા અમને દર વર્ષે ઓછામાં ઓછી ઘણી ઇવેન્ટ્સ રેકોર્ડ કરવાની આશા રાખવાની મંજૂરી આપે છે.

LIGO એ કામ કરવાનું શરૂ કર્યું તે પછી, અપેક્ષિત વિસ્ફોટ દર મહિને આશરે એક ઇવેન્ટ હતી. ખગોળશાસ્ત્રીઓએ અગાઉથી અનુમાન લગાવ્યું હતું કે પ્રથમ અપેક્ષિત ઘટનાઓ બ્લેક હોલ મર્જર હશે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે બ્લેક હોલ સામાન્ય રીતે ન્યુટ્રોન તારાઓ કરતાં દસ ગણા ભારે હોય છે, સિગ્નલ વધુ શક્તિશાળી હોય છે, અને તે મહાન અંતરથી "દૃશ્યમાન" હોય છે, જે આકાશગંગા દીઠ ઘટનાઓના નીચા દરને વળતર કરતાં વધુ છે. સદનસીબે, અમારે લાંબી રાહ જોવી પડી ન હતી. 14 સપ્ટેમ્બર, 2015 ના રોજ, બંને સ્થાપનોએ GW150914 નામના લગભગ સમાન સિગ્નલની નોંધણી કરી.

એકદમ સરળ વિશ્લેષણ સાથે, બ્લેક હોલ માસ, સિગ્નલ સ્ટ્રેન્થ અને સ્ત્રોતનું અંતર જેવા ડેટા મેળવી શકાય છે. બ્લેક હોલનું દળ અને કદ ખૂબ જ સરળ અને જાણીતી રીતે સંબંધિત છે અને સિગ્નલ ફ્રિકવન્સી પરથી તમે તરત જ ઉર્જા છોડવાના ક્ષેત્રના કદનો અંદાજ લગાવી શકો છો. IN આ કિસ્સામાંકદ દર્શાવે છે કે 25-30 અને 35-40 સૌર દળવાળા બે છિદ્રોમાંથી 60 થી વધુ સૌર દળ ધરાવતા બ્લેક હોલની રચના થઈ હતી. આ ડેટાને જાણીને, તમે મેળવી શકો છો સંપૂર્ણ ઊર્જાસ્પ્લેશ લગભગ ત્રણ સૌર સમૂહ ગુરુત્વાકર્ષણ વિકિરણમાં રૂપાંતરિત થયા હતા. આ 1023 સૌર તેજસ્વીતાની તેજને અનુરૂપ છે - બ્રહ્માંડના દૃશ્યમાન ભાગમાંના તમામ તારાઓ આ સમય દરમિયાન (સેકંડના સો ભાગ) બહાર ફેંકે છે તેટલી જ રકમ. અને માપેલા સિગ્નલની જાણીતી ઉર્જા અને તીવ્રતામાંથી, અંતર મેળવવામાં આવે છે. મર્જ કરેલા શરીરના મોટા સમૂહે દૂરના આકાશગંગામાં બનેલી ઘટનાની નોંધણી કરવાનું શક્ય બનાવ્યું: સિગ્નલને આપણા સુધી પહોંચવામાં લગભગ 1.3 અબજ વર્ષ લાગ્યાં.

વધુ વિગતવાર વિશ્લેષણ બ્લેક હોલના સમૂહ ગુણોત્તરને સ્પષ્ટ કરવાનું શક્ય બનાવે છે અને સમજે છે કે તેઓ તેમની ધરીની આસપાસ કેવી રીતે ફરે છે, તેમજ કેટલાક અન્ય પરિમાણો નક્કી કરે છે. વધુમાં, બે ઇન્સ્ટોલેશનમાંથી સિગ્નલ લગભગ વિસ્ફોટની દિશા નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે. કમનસીબે, અહીંની ચોકસાઈ હજી ખૂબ ઊંચી નથી, પરંતુ અપડેટ કરેલ VIRGO ના કમિશનિંગ સાથે તે વધશે. અને થોડા વર્ષોમાં, જાપાનીઝ કાગરા ડિટેક્ટર સિગ્નલ પ્રાપ્ત કરવાનું શરૂ કરશે. પછી LIGO ડિટેક્ટરમાંથી એક (મૂળમાં ત્રણ હતા, એક ઇન્સ્ટોલેશન ડ્યુઅલ હતું) ભારતમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવશે, અને એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે દર વર્ષે ઘણી ડઝન ઘટનાઓ રેકોર્ડ કરવામાં આવશે.

નવા ખગોળશાસ્ત્રનો યુગ

આ ક્ષણે, LIGO ના કાર્યનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિણામ એ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ છે. વધુમાં, પ્રથમ જ વિસ્ફોટથી ગુરુત્વાકર્ષણના સમૂહ (સામાન્ય સાપેક્ષતામાં તે શૂન્ય દળ ધરાવે છે) પરના નિયંત્રણોને સુધારવાનું શક્ય બન્યું હતું, તેમજ ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રસારની ઝડપ અને તેની ઝડપ વચ્ચેના તફાવતને વધુ મજબૂત રીતે મર્યાદિત કરવાનું શક્ય બન્યું હતું. પ્રકાશ પરંતુ વૈજ્ઞાનિકોને આશા છે કે પહેલેથી જ 2016 માં તેઓ LIGO અને VIRGO નો ઉપયોગ કરીને ઘણો નવો એસ્ટ્રોફિઝિકલ ડેટા મેળવી શકશે.

પ્રથમ, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ વેધશાળાઓનો ડેટા બ્લેક હોલનો અભ્યાસ કરવા માટે એક નવો માર્ગ પૂરો પાડે છે. જો અગાઉ ફક્ત આ પદાર્થોની આસપાસના પદાર્થના પ્રવાહનું અવલોકન કરવું શક્ય હતું, તો હવે તમે પરિણામી બ્લેક હોલને મર્જ કરવાની અને "શાંતિ" કરવાની પ્રક્રિયાને સીધા જ "જોઈ" શકો છો, તેની ક્ષિતિજ કેવી રીતે વધઘટ થાય છે, તેનો અંતિમ આકાર લે છે ( પરિભ્રમણ દ્વારા નિર્ધારિત). સંભવતઃ, બ્લેક હોલના હોકિંગના બાષ્પીભવનની શોધ ન થાય ત્યાં સુધી (હાલ માટે આ પ્રક્રિયા એક પૂર્વધારણા છે), વિલીનીકરણનો અભ્યાસ તેમના વિશે વધુ સારી સીધી માહિતી પ્રદાન કરશે.

બીજું, ન્યુટ્રોન સ્ટાર મર્જરના અવલોકનોથી ઘણું નવું, અત્યંત પ્રાપ્ત થશે જરૂરી માહિતીઆ વસ્તુઓ વિશે. પ્રથમ વખત, અમે ન્યુટ્રોન તારાઓનો અભ્યાસ કરી શકીશું જે રીતે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ કણોનો અભ્યાસ કરે છે: તેઓ અંદર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે તેમને અથડાતા જોઈને. ન્યુટ્રોન તારાઓના આંતરિક ભાગની રચનાનું રહસ્ય એસ્ટ્રોફિઝિસ્ટ અને ભૌતિકશાસ્ત્રી બંનેને ચિંતા કરે છે. આપણી સમજ પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રઅને અતિ-ઉચ્ચ ઘનતા પર પદાર્થનું વર્તન આ મુદ્દાને ઉકેલ્યા વિના અધૂરું છે. તે સંભવ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ અવલોકનો અહીં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવશે.

એવું માનવામાં આવે છે કે ન્યુટ્રોન સ્ટાર મર્જર ટૂંકા કોસ્મોલોજીકલ ગામા-રે વિસ્ફોટ માટે જવાબદાર છે. દુર્લભ કિસ્સાઓમાં, ગામા શ્રેણીમાં અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધકો બંને પર એક સાથે ઘટનાનું અવલોકન કરવું શક્ય બનશે (વિરલતા એ હકીકતને કારણે છે કે, પ્રથમ, ગામા સિગ્નલ ખૂબ જ સાંકડી બીમમાં કેન્દ્રિત છે, અને તે નથી. હંમેશા અમને નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, પરંતુ બીજું, અમે ખૂબ દૂરની ઘટનાઓમાંથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની નોંધણી કરીશું નહીં). દેખીતી રીતે, આ જોવા માટે સમર્થ થવામાં ઘણા વર્ષોનું અવલોકન લાગશે (જોકે, હંમેશની જેમ, તમે નસીબદાર હોઈ શકો છો અને તે આજે થશે). પછી, અન્ય વસ્તુઓની સાથે, આપણે પ્રકાશની ગતિ સાથે ગુરુત્વાકર્ષણની ઝડપની ખૂબ જ સચોટ સરખામણી કરી શકીશું.

આમ, લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર એકસાથે એક જ ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ટેલિસ્કોપ તરીકે કામ કરશે, જે એસ્ટ્રોફિઝિસ્ટ્સ અને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ બંને માટે નવું જ્ઞાન લાવશે. ઠીક છે, વહેલા અથવા પછીના પ્રથમ વિસ્ફોટોની શોધ અને તેમના વિશ્લેષણ માટે યોગ્ય રીતે લાયક નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવશે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ (શોધ)નો સત્તાવાર દિવસ 11 ફેબ્રુઆરી, 2016 છે. તે પછી, વોશિંગ્ટનમાં યોજાયેલી એક પ્રેસ કોન્ફરન્સમાં, LIGO સહયોગના નેતાઓએ જાહેરાત કરી કે સંશોધકોની એક ટીમ માનવ ઇતિહાસમાં પ્રથમ વખત આ ઘટનાને રેકોર્ડ કરવામાં સફળ રહી છે.

મહાન આઈન્સ્ટાઈનની ભવિષ્યવાણીઓ

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો અસ્તિત્વમાં છે તે હકીકત છેલ્લી સદી (1916)ની શરૂઆતમાં આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા તેમના જનરલ થિયરી ઑફ રિલેટિવિટી (GTR)ના માળખામાં સૂચવવામાં આવી હતી. કોઈ પણ પ્રખ્યાત ભૌતિકશાસ્ત્રીની તેજસ્વી ક્ષમતાઓથી જ આશ્ચર્ય પામી શકે છે, જેઓ, ઓછામાં ઓછા વાસ્તવિક ડેટા સાથે, આવા દૂરગામી તારણો કાઢવામાં સક્ષમ હતા. બીજી ઘણી આગાહી કરેલી ભૌતિક ઘટનાઓમાં જે આગામી સદીમાં પુષ્ટિ મળી હતી (સમયના પ્રવાહને ધીમો પાડવો, દિશા બદલવી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રો વગેરેમાં) તાજેતરમાં સુધી શરીર વચ્ચે આ પ્રકારની તરંગની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની હાજરીને વ્યવહારીક રીતે શોધવી શક્ય ન હતી.

શું ગુરુત્વાકર્ષણ એક ભ્રમ છે?

સામાન્ય રીતે, સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતના પ્રકાશમાં, ગુરુત્વાકર્ષણને ભાગ્યે જ બળ કહી શકાય. અવકાશ-સમય સાતત્યની વિક્ષેપ અથવા વક્રતા. એક સારું ઉદાહરણફેબ્રિકનો ખેંચાયેલો ટુકડો આ પોસ્ટ્યુલેટના ઉદાહરણ તરીકે સેવા આપી શકે છે. આવી સપાટી પર મૂકવામાં આવેલા વિશાળ પદાર્થના વજન હેઠળ, ડિપ્રેશન રચાય છે. અન્ય વસ્તુઓ, જ્યારે આ વિસંગતતાની નજીક જાય છે, ત્યારે તેમની હિલચાલના માર્ગને બદલશે, જેમ કે "આકર્ષિત" થાય છે. અને શું વધુ વજનઑબ્જેક્ટ (વક્રતાનો વ્યાસ અને ઊંડાઈ જેટલો મોટો છે), "આકર્ષણનું બળ" વધારે છે. જેમ જેમ તે ફેબ્રિકની આજુબાજુ ફરે છે, તેમ તેમ કોઈ પણ "લહેરિયાં" ના દેખાવનું અવલોકન કરી શકે છે.

આવું જ કંઈક બાહ્ય અવકાશમાં થાય છે. કોઈપણ ઝડપથી આગળ વધી રહેલ વિશાળ પદાર્થ જગ્યા અને સમયની ઘનતામાં વધઘટનો સ્ત્રોત છે. નોંધપાત્ર કંપનવિસ્તાર સાથે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ અત્યંત સાથેના શરીર દ્વારા રચાય છે વિશાળ સમૂહઅથવા જ્યારે ઉચ્ચ પ્રવેગક પર ડ્રાઇવિંગ કરો.

શારીરિક લાક્ષણિકતાઓ

અવકાશ-સમય મેટ્રિકમાં વધઘટ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રના ફેરફારો તરીકે પોતાને પ્રગટ કરે છે. આ ઘટનાને અન્યથા સ્પેસ-ટાઇમ રિપલ્સ કહેવામાં આવે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સામે આવેલા શરીર અને વસ્તુઓને અસર કરે છે, તેમને સંકુચિત અને ખેંચાય છે. વિરૂપતાની તીવ્રતા ખૂબ જ નજીવી છે - મૂળ કદથી લગભગ 10 -21. આ ઘટનાને શોધવાની સમગ્ર મુશ્કેલી એ હતી કે સંશોધકોએ યોગ્ય સાધનોનો ઉપયોગ કરીને આવા ફેરફારોને કેવી રીતે માપવા અને રેકોર્ડ કરવા તે શીખવાની જરૂર હતી. ગુરુત્વાકર્ષણ કિરણોત્સર્ગની શક્તિ પણ અત્યંત ઓછી છે - સમગ્ર સૌરમંડળ માટે તે કેટલાક કિલોવોટ છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના પ્રસારની ઝડપ વાહક માધ્યમના ગુણધર્મો પર થોડો આધાર રાખે છે. સ્ત્રોતથી અંતર સાથે ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે, પરંતુ ક્યારેય શૂન્ય સુધી પહોંચતું નથી. આવર્તન કેટલાક દસથી સેંકડો હર્ટ્ઝ સુધીની છે. તારાઓ વચ્ચેના માધ્યમમાં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપની નજીક આવે છે.

સંજોગોવશાત્ પુરાવા

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના અસ્તિત્વની પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક પુષ્ટિ અમેરિકન ખગોળશાસ્ત્રી જોસેફ ટેલર અને તેમના સહાયક રસેલ હલ્સે 1974 માં મેળવી હતી. અરેસિબો ઓબ્ઝર્વેટરી રેડિયો ટેલિસ્કોપ (પ્યુર્ટો રિકો) નો ઉપયોગ કરીને બ્રહ્માંડની વિશાળતાનો અભ્યાસ કરતા, સંશોધકોએ પલ્સર PSR B1913+16 શોધ્યું, જે સતત કોણીય વેગ સાથે સમૂહના સામાન્ય કેન્દ્રની આસપાસ ફરતા ન્યુટ્રોન તારાઓની દ્વિસંગી સિસ્ટમ છે (એક જગ્યાએ દુર્લભ કેસ). દર વર્ષે પરિભ્રમણ સમયગાળો, મૂળ 3.75 કલાક, 70 ms જેટલો ઘટાડો થાય છે. આ મૂલ્ય સામાન્ય સાપેક્ષતા સમીકરણોના તારણો સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના ઉત્પાદન પર ઊર્જાના ખર્ચને કારણે આવી સિસ્ટમોની પરિભ્રમણ ગતિમાં વધારો થવાની આગાહી કરે છે. ત્યારબાદ, સમાન વર્તણૂક સાથે કેટલાક ડબલ પલ્સર અને સફેદ દ્વાર્ફ મળી આવ્યા હતા. રેડિયો ખગોળશાસ્ત્રીઓ ડી. ટેલર અને આર. હલ્સને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રોના અભ્યાસ માટે નવી શક્યતાઓ શોધવા બદલ 1993માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગથી બહાર નીકળવું

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ અંગેની પ્રથમ જાહેરાત યુનિવર્સિટી ઓફ મેરીલેન્ડના વૈજ્ઞાનિક જોસેફ વેબર (યુએસએ) દ્વારા 1969માં કરવામાં આવી હતી. આ હેતુઓ માટે, તેણે પોતાની ડિઝાઇનના બે ગુરુત્વાકર્ષણ એન્ટેનાનો ઉપયોગ કર્યો, જે બે કિલોમીટરના અંતરથી અલગ હતા. રેઝોનન્ટ ડિટેક્ટર સંવેદનશીલ પીઝોઇલેક્ટ્રિક સેન્સરથી સજ્જ એક સારી રીતે વાઇબ્રેશન-ઇન્સ્યુલેટેડ ઘન બે-મીટર એલ્યુમિનિયમ સિલિન્ડર હતું. વેબર દ્વારા કથિત રીતે રેકોર્ડ કરાયેલા ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર અપેક્ષિત મૂલ્ય કરતાં એક મિલિયન ગણા વધુ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. સમાન સાધનોનો ઉપયોગ કરીને અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રીની "સફળતા" ને પુનરાવર્તિત કરવાના અન્ય વૈજ્ઞાનિકોના પ્રયાસો સકારાત્મક પરિણામો લાવ્યા નથી. થોડા વર્ષો પછી, આ ક્ષેત્રમાં વેબરના કાર્યને અસમર્થ તરીકે ઓળખવામાં આવ્યું, પરંતુ "ગુરુત્વાકર્ષણીય તેજી" ના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપ્યું, જેણે સંશોધનના આ ક્ષેત્રમાં ઘણા નિષ્ણાતોને આકર્ષ્યા. માર્ગ દ્વારા, જોસેફ વેબરને તેના દિવસોના અંત સુધી ખાતરી હતી કે તેને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો પ્રાપ્ત થયા છે.

પ્રાપ્ત સાધનોમાં સુધારો

70 ના દાયકામાં, વૈજ્ઞાનિક બિલ ફેરબેંક (યુએસએ) એ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ એન્ટેનાની ડિઝાઇન વિકસાવી હતી, જેને SQUIDS - અતિસંવેદનશીલ મેગ્નેટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને ઠંડુ કરવામાં આવ્યું હતું. તે સમયે અસ્તિત્વમાં રહેલી તકનીકોએ શોધકને તેના ઉત્પાદનને "મેટલ" માં સાકાર થતો જોવાની મંજૂરી આપી ન હતી.

નેશનલ લેગનારા લેબોરેટરી (પદુઆ, ઇટાલી) ખાતે ઓરિગા ગુરુત્વાકર્ષણ શોધક આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. આ ડિઝાઇન એલ્યુમિનિયમ-મેગ્નેશિયમ સિલિન્ડર પર આધારિત છે, 3 મીટર લાંબો અને 0.6 મીટર વ્યાસ ધરાવતું 2.3 ટન વજન ધરાવતું ઉપકરણ લગભગ ઠંડું કરવામાં આવે છે. સંપૂર્ણ શૂન્યવેક્યુમ ચેમ્બર. આંચકાને રેકોર્ડ કરવા અને શોધવા માટે, સહાયક કિલોગ્રામ રેઝોનેટર અને કમ્પ્યુટર-આધારિત માપન સંકુલનો ઉપયોગ થાય છે. સાધનની જણાવેલ સંવેદનશીલતા 10 -20 છે.

ઇન્ટરફેરોમીટર્સ

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના હસ્તક્ષેપ ડિટેક્ટર્સનું સંચાલન એ જ સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે જેના પર મિશેલસન ઇન્ટરફેરોમીટર કાર્ય કરે છે. સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત લેસર બીમ બે પ્રવાહોમાં વિભાજિત થાય છે. ઉપકરણના હાથ સાથે બહુવિધ પ્રતિબિંબ અને મુસાફરી કર્યા પછી, પ્રવાહોને ફરીથી એકસાથે લાવવામાં આવે છે, અને અંતિમ એકના આધારે, તે નક્કી કરવામાં આવે છે કે કોઈ વિક્ષેપ (ઉદાહરણ તરીકે, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ) કિરણોના માર્ગને અસર કરે છે કે કેમ. ઘણા દેશોમાં સમાન સાધનો બનાવવામાં આવ્યા છે:

• GEO 600 (હેનોવર, જર્મની). વેક્યૂમ ટનલની લંબાઈ 600 મીટર છે.
• TAMA (જાપાન) 300 મીટરના ખભા સાથે.
• VIRGO (Pisa, Italy) એ ત્રણ કિલોમીટર લાંબી ટનલ સાથે 2007 માં શરૂ કરાયેલ સંયુક્ત ફ્રેન્ચ-ઇટાલિયન પ્રોજેક્ટ છે.
• LIGO (યુએસએ, પેસિફિક કોસ્ટ), જે 2002 થી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનો શિકાર કરે છે.

બાદમાં વધુ વિગતવાર ધ્યાનમાં લેવા યોગ્ય છે.

LIGO એડવાન્સ્ડ

આ પ્રોજેક્ટ મેસેચ્યુસેટ્સ અને કેલિફોર્નિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજીના વૈજ્ઞાનિકોની પહેલ પર બનાવવામાં આવ્યો હતો. તેમાં ત્રણ સરખા ઇન્ટરફેરોમીટર્સ સાથે વોશિંગ્ટન (લિવિંગ્સ્ટન અને હેનફોર્ડ શહેરો) માં 3 હજાર કિમીથી અલગ કરાયેલી બે વેધશાળાઓનો સમાવેશ થાય છે. લંબરૂપ વેક્યૂમ ટનલની લંબાઈ 4 હજાર મીટર છે. હાલમાં કાર્યરત આ પ્રકારની સૌથી મોટી રચનાઓ છે. 2011 સુધી, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધવાના અસંખ્ય પ્રયાસો કોઈ પરિણામ લાવ્યા ન હતા. હાથ ધરવામાં આવેલા નોંધપાત્ર આધુનિકીકરણ (એડવાન્સ્ડ LIGO) એ 300-500 હર્ટ્ઝની રેન્જમાં સાધનોની સંવેદનશીલતામાં પાંચ ગણાથી વધુનો વધારો કર્યો છે, અને ઓછી આવર્તનવાળા પ્રદેશમાં (60 હર્ટ્ઝ સુધી) લગભગ તીવ્રતાના ક્રમમાં પહોંચ્યો છે. 10 -21 નું પ્રખ્યાત મૂલ્ય. અપડેટેડ પ્રોજેક્ટ સપ્ટેમ્બર 2015 માં શરૂ થયો, અને એક હજારથી વધુ સહયોગી કર્મચારીઓના પ્રયત્નોને પ્રાપ્ત પરિણામો સાથે પુરસ્કાર મળ્યો.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધાયા

14 સપ્ટેમ્બર, 2015 ના રોજ, અદ્યતન LIGO ડિટેક્ટર્સ, 7 એમએસના અંતરાલ સાથે, અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડની બહારના ભાગમાં બનેલી સૌથી મોટી ઘટનામાંથી આપણા ગ્રહ સુધી પહોંચતા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો રેકોર્ડ કરે છે - 29 અને 36 વખત સમૂહ સાથે બે મોટા બ્લેક હોલનું વિલીનીકરણ. સૂર્યના દળ કરતા વધારે. 1.3 અબજ વર્ષ પહેલાં થયેલી પ્રક્રિયા દરમિયાન, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્સર્જિત કરીને એક સેકન્ડના અપૂર્ણાંકની બાબતમાં લગભગ ત્રણ સૌર સમૂહનો વપરાશ કરવામાં આવ્યો હતો. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની નોંધાયેલ પ્રારંભિક આવર્તન 35 હર્ટ્ઝ હતી, અને મહત્તમ ટોચનું મૂલ્ય 250 હર્ટ્ઝ સુધી પહોંચ્યું હતું.

પ્રાપ્ત પરિણામો વારંવાર વ્યાપક ચકાસણી અને પ્રક્રિયાને આધિન હતા, અને પ્રાપ્ત ડેટાના વૈકલ્પિક અર્થઘટનને કાળજીપૂર્વક દૂર કરવામાં આવ્યા હતા. છેલ્લે, ગયા વર્ષે આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા આગાહી કરાયેલી ઘટનાની સીધી નોંધણી વિશ્વ સમુદાયને જાહેર કરવામાં આવી હતી.

સંશોધકોના ટાઇટેનિક કાર્યને દર્શાવતી એક હકીકત: ઇન્ટરફેરોમીટર આર્મ્સના કદમાં વધઘટનું કંપનવિસ્તાર 10 -19 મીટર હતું - આ મૂલ્ય અણુના વ્યાસ કરતા ઘણી વખત નાનું છે, કારણ કે અણુ પોતે એક કરતા નાનો છે. નારંગી

ભાવિ સંભાવનાઓ

આ શોધ ફરી એકવાર પુષ્ટિ કરે છે કે સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત એ માત્ર અમૂર્ત સૂત્રોનો સમૂહ નથી, પરંતુ સામાન્ય રીતે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો અને ગુરુત્વાકર્ષણના સાર પર મૂળભૂત રીતે નવો દેખાવ છે.

વધુ સંશોધનમાં, વૈજ્ઞાનિકો ઉચ્ચ આશાઓ ELSA પ્રોજેક્ટને સોંપવામાં આવ્યા છે: લગભગ 5 મિલિયન કિમીના હથિયારો સાથે વિશાળ ઓર્બિટલ ઇન્ટરફેરોમીટરનું નિર્માણ, જે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની નાની વિક્ષેપને પણ શોધી શકે છે. આ દિશામાં કાર્યનું સક્રિયકરણ બ્રહ્માંડના વિકાસના મુખ્ય તબક્કાઓ વિશે, પરંપરાગત શ્રેણીઓમાં અવલોકન કરવું મુશ્કેલ અથવા અશક્ય છે તેવી પ્રક્રિયાઓ વિશે ઘણી બધી નવી વસ્તુઓ કહી શકે છે. એમાં કોઈ શંકા નથી કે બ્લેક હોલ, જેમના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ભવિષ્યમાં શોધી કાઢવામાં આવશે, તેમના સ્વભાવ વિશે ઘણું કહેશે.

અવશેષ ગુરુત્વાકર્ષણ રેડિયેશનનો અભ્યાસ કરવા માટે, જે આપણા વિશ્વની પ્રથમ ક્ષણો વિશે કહી શકે છે બિગ બેંગ, વધુ સંવેદનશીલ જગ્યા સાધનોની જરૂર પડશે. આવા પ્રોજેક્ટ અસ્તિત્વમાં છે ( બિગ બેંગ ઓબ્ઝર્વર), પરંતુ નિષ્ણાતોના જણાવ્યા મુજબ, તેનું અમલીકરણ 30-40 વર્ષ કરતાં પહેલાં શક્ય નથી.

તમારા હાથને હલાવો અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં દોડશે.
એસ. પોપોવ, એમ. પ્રોખોરોવ. બ્રહ્માંડના ફેન્ટમ વેવ્ઝ

એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં એક એવી ઘટના બની છે જેની દાયકાઓથી રાહ જોવાઈ રહી હતી. અડધી સદીની શોધ પછી, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો, સ્પેસ-ટાઇમના સ્પંદનો, જે સો વર્ષ પહેલાં આઈન્સ્ટાઈને આગાહી કરી હતી, આખરે શોધી કાઢવામાં આવી છે. 14 સપ્ટેમ્બર, 2015 ના રોજ, અપગ્રેડ કરેલ LIGO ઓબ્ઝર્વેટરીએ આશરે 1.3 બિલિયન પ્રકાશવર્ષ દૂર દૂરની આકાશગંગામાં 29 અને 36 સૌર સમૂહ ધરાવતા બે બ્લેક હોલના વિલીનીકરણ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધી કાઢ્યા. ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર એ ભૌતિકશાસ્ત્રની સંપૂર્ણ શાખા બની ગઈ છે; તેણીએ અમને ખોલ્યા નવી રીતબ્રહ્માંડનું અવલોકન કરો અને અમને મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણની અગાઉ અપ્રાપ્ય અસરોનો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપશે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો

તમે ગુરુત્વાકર્ષણના વિવિધ સિદ્ધાંતો સાથે આવી શકો છો. તે બધા આપણા વિશ્વનું સમાન રીતે સારી રીતે વર્ણન કરશે, જ્યાં સુધી આપણે આપણી જાતને તેના એક જ અભિવ્યક્તિ સુધી મર્યાદિત રાખીશું - ન્યૂટનનો નિયમ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ. પરંતુ અન્ય, વધુ સૂક્ષ્મ ગુરુત્વાકર્ષણીય અસરો છે જેનું પ્રાયોગિક ધોરણે ભીંગડા પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે સૌર સિસ્ટમ, અને તેઓ એક ચોક્કસ સિદ્ધાંત તરફ નિર્દેશ કરે છે - સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત (GR).

સામાન્ય સાપેક્ષતા એ માત્ર સૂત્રોનો સમૂહ નથી, તે ગુરુત્વાકર્ષણના સારનો મૂળભૂત દૃષ્ટિકોણ છે. જો સામાન્ય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં જગ્યા ફક્ત પૃષ્ઠભૂમિ તરીકે કામ કરે છે, ભૌતિક અસાધારણ ઘટના માટેના કન્ટેનર, તો પછી GTR માં તે પોતે જ એક ઘટના બની જાય છે, એક ગતિશીલ જથ્થો જે GTR ના કાયદા અનુસાર બદલાય છે. તે સરળ પૃષ્ઠભૂમિની સાપેક્ષમાં અવકાશ-સમયની વિકૃતિઓ છે - અથવા, ભૂમિતિની ભાષામાં, અવકાશ-સમય મેટ્રિકની વિકૃતિઓ - જે ગુરુત્વાકર્ષણ તરીકે અનુભવાય છે. ટૂંકમાં, સામાન્ય સાપેક્ષતા ગુરુત્વાકર્ષણના ભૌમિતિક મૂળને છતી કરે છે.

સામાન્ય સાપેક્ષતામાં નિર્ણાયક આગાહી છે: ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો. આ અવકાશ-સમયની વિકૃતિઓ છે જે "સ્રોતથી દૂર થવા" અને, સ્વ-ટકાઉ, દૂર ઉડવામાં સક્ષમ છે. આ પોતે ગુરુત્વાકર્ષણ છે, કોઈનું નથી, પોતાનું છે. આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને આખરે 1915માં સામાન્ય સાપેક્ષતાની રચના કરી અને લગભગ તરત જ સમજાયું કે તેણે જે સમીકરણો મેળવ્યા છે તે આવા તરંગોના અસ્તિત્વને મંજૂરી આપે છે.

કોઈપણ પ્રમાણિક સિદ્ધાંતની જેમ, સામાન્ય સાપેક્ષતાની આવી સ્પષ્ટ આગાહી પ્રાયોગિક રીતે ચકાસવી જોઈએ. કોઈપણ ગતિશીલ શરીર ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્સર્જિત કરી શકે છે: ગ્રહો, ઉપરની તરફ ફેંકવામાં આવેલો પથ્થર અથવા હાથની તરંગ. જો કે સમસ્યા એ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાએટલા નબળા કે ના પ્રાયોગિક સુવિધાઓસામાન્ય "ઉત્સર્જન કરનારાઓ" માંથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના ઉત્સર્જનની નોંધ લેવામાં સક્ષમ નથી.

શક્તિશાળી તરંગને "પીછો" કરવા માટે, તમારે અવકાશ-સમયને મોટા પ્રમાણમાં વિકૃત કરવાની જરૂર છે. આદર્શ વિકલ્પ- બે બ્લેક હોલ નજીકના નૃત્યમાં એકબીજાની આસપાસ ફરતા હોય છે, તેમના લગભગ અંતરે ગુરુત્વાકર્ષણ ત્રિજ્યા(ફિગ. 2). મેટ્રિકની વિકૃતિઓ એટલી મજબૂત હશે કે આ જોડીની ઊર્જાનો નોંધપાત્ર ભાગ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોમાં ઉત્સર્જિત થશે. ઊર્જા ગુમાવતા, જોડી એકબીજાની નજીક જશે, ઝડપથી અને ઝડપથી ફરતી રહેશે, મેટ્રિકને વધુને વધુ વિકૃત કરશે અને વધુ મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્પન્ન કરશે - જ્યાં સુધી, છેવટે, આ જોડીના સમગ્ર ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રનું આમૂલ પુનર્ગઠન થાય છે અને બે બ્લેક હોલ તેમાં ભળી જાય છે. એક

બ્લેક હોલ્સનું આવું વિલીનીકરણ એ જબરદસ્ત શક્તિનો વિસ્ફોટ છે, પરંતુ આ બધી ઉત્સર્જિત ઊર્જા પ્રકાશમાં નહીં, કણોમાં નહીં, પણ અવકાશના સ્પંદનોમાં જાય છે. ઉત્સર્જિત ઊર્જા નોંધપાત્ર ભાગ હશે પ્રારંભિક સમૂહબ્લેક હોલ, અને આ રેડિયેશન સ્પ્લિટ સેકન્ડમાં બહાર આવશે. ન્યુટ્રોન તારાઓના વિલીનીકરણ દ્વારા સમાન ઓસિલેશન જનરેટ થશે. ઊર્જાનું થોડું નબળું ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પ્રકાશન પણ અન્ય પ્રક્રિયાઓ સાથે આવે છે, જેમ કે સુપરનોવા કોરનું પતન.

બે કોમ્પેક્ટ ઑબ્જેક્ટના વિલીનીકરણથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો વિસ્ફોટ કરે છે તે ખૂબ ચોક્કસ, સારી રીતે ગણતરી કરેલ પ્રોફાઇલ ધરાવે છે, જે ફિગમાં દર્શાવેલ છે. 3. ઓસિલેશનનો સમયગાળો સેટ છે ભ્રમણકક્ષાની ગતિએકબીજાની આસપાસ બે વસ્તુઓ. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઊર્જા દૂર લઈ જાય છે; પરિણામે, વસ્તુઓ એકબીજાની નજીક આવે છે અને ઝડપથી સ્પિન થાય છે - અને આ ઓસિલેશનના પ્રવેગક અને કંપનવિસ્તારમાં વધારો બંનેમાં દેખાય છે. અમુક સમયે, મર્જર થાય છે, છેલ્લી મજબૂત તરંગ બહાર આવે છે, અને પછી ઉચ્ચ-આવર્તન "આફ્ટર-રિંગ" અનુસરે છે ( રિંગડાઉન) - પરિણામી બ્લેક હોલની ધ્રુજારી, જે બધી બિન-ગોળાકાર વિકૃતિઓને "ફેંકી દે છે" (આ તબક્કો ચિત્રમાં બતાવવામાં આવ્યો નથી). આ લાક્ષણિકતા રૂપરેખાને જાણવાથી ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને અત્યંત ઘોંઘાટીયા ડિટેક્ટર ડેટામાં આવા મર્જરથી નબળા સિગ્નલ શોધવામાં મદદ મળે છે.

અવકાશ-સમયના મેટ્રિકમાં વધઘટ - એક ભવ્ય વિસ્ફોટના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગનો પડઘો - સ્ત્રોતથી બધી દિશાઓમાં સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં વિખેરાઈ જશે. તેમનું કંપનવિસ્તાર અંતર સાથે નબળું પડે છે, જેમ કે બિંદુ સ્ત્રોતની તેજ તેનાથી અંતર સાથે કેવી રીતે ઘટે છે. જ્યારે દૂરની આકાશગંગામાંથી વિસ્ફોટ પૃથ્વી પર પહોંચે છે, ત્યારે મેટ્રિક વધઘટ 10 −22 અથવા તેનાથી પણ ઓછા ક્રમમાં હશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એકબીજા સાથે ભૌતિક રીતે અસંબંધિત પદાર્થો વચ્ચેનું અંતર સમયાંતરે આવી સંબંધિત રકમથી વધશે અને ઘટશે.

આ સંખ્યાની તીવ્રતાનો ક્રમ સ્કેલની વિચારણાઓથી મેળવવો સરળ છે (વી. એમ. લિપુનોવનો લેખ જુઓ). ન્યુટ્રોન તારાઓ અથવા તારાઓની જનતાના બ્લેક હોલના વિલીનીકરણની ક્ષણે, તેમની બાજુના મેટ્રિકની વિકૃતિઓ ખૂબ મોટી છે - 0.1 ના ક્રમમાં, જેના કારણે ગુરુત્વાકર્ષણ મજબૂત છે. આવી ગંભીર વિકૃતિ આ વસ્તુઓના કદના ક્રમ પરના વિસ્તારને અસર કરે છે, એટલે કે, કેટલાક કિલોમીટર. જેમ જેમ તમે સ્ત્રોતથી દૂર જાઓ છો તેમ, ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર અંતરના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટે છે. આનો અર્થ એ છે કે 100 Mpc = 3·10 21 કિમીના અંતરે ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર તીવ્રતાના 21 ઓર્ડરથી ઘટશે અને લગભગ 10 −22 બનશે.

અલબત્ત, જો આપણી ઘરગથ્થુ આકાશગંગામાં વિલીનીકરણ થાય તો પૃથ્વી સુધી પહોંચતા અવકાશ-સમયના ધ્રુજારી વધુ પ્રબળ હશે. પરંતુ આવી ઘટનાઓ દર થોડાક હજાર વર્ષમાં એકવાર થાય છે. તેથી, તમારે ખરેખર માત્ર એવા ડિટેક્ટર પર ગણતરી કરવી જોઈએ જે દસથી સેંકડો મેગાપાર્સેકના અંતરે ન્યુટ્રોન તારાઓ અથવા બ્લેક હોલના વિલીનીકરણને સમજવામાં સક્ષમ હશે, જેનો અર્થ છે કે તે હજારો અને લાખો તારાવિશ્વોને આવરી લેશે.

અહીં તે ઉમેરવું આવશ્યક છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના અસ્તિત્વનો પરોક્ષ સંકેત પહેલેથી જ મળી આવ્યો છે, અને તેને 1993 માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર પણ એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. દ્વિસંગી પ્રણાલી PSR B1913+16 માં પલ્સરના લાંબા ગાળાના અવલોકનો દર્શાવે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ વિકિરણને કારણે ઉર્જાના નુકસાનને ધ્યાનમાં લેતા, સામાન્ય સાપેક્ષતા દ્વારા અનુમાનિત દરે ભ્રમણકક્ષાનો સમયગાળો બરાબર ઘટે છે. આ કારણોસર, લગભગ કોઈ પણ વૈજ્ઞાનિક ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની વાસ્તવિકતા પર શંકા કરતા નથી; એકમાત્ર પ્રશ્ન એ છે કે તેમને કેવી રીતે પકડવું.

શોધ ઇતિહાસ

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ લગભગ અડધી સદી પહેલા શરૂ થઈ હતી - અને લગભગ તરત જ સનસનાટીભર્યામાં ફેરવાઈ ગઈ હતી. યુનિવર્સિટી ઓફ મેરીલેન્ડના જોસેફ વેબરે સૌપ્રથમ રેઝોનન્ટ ડિટેક્ટરની રચના કરી: બાજુઓ પર સંવેદનશીલ પીઝોઈલેક્ટ્રીક સેન્સર સાથેનો ઘન બે-મીટર એલ્યુમિનિયમ સિલિન્ડર અને બાહ્ય સ્પંદનોથી સારી કંપન અલગતા (ફિગ. 4). જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પસાર થાય છે, ત્યારે સિલિન્ડર અવકાશ-સમયની વિકૃતિ સાથે સમયસર પડઘો પાડે છે, જે સેન્સર્સે નોંધવું જોઈએ. વેબરે આવા ઘણા ડિટેક્ટર બનાવ્યા, અને 1969માં, એક સત્ર દરમિયાન તેમના વાંચનનું પૃથ્થકરણ કર્યા પછી, તેણે સીધો જ અહેવાલ આપ્યો કે તેણે "ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનો ધ્વનિ" એકસાથે બે કિલોમીટરના અંતરે રજીસ્ટર કર્યો હતો (જે. વેબર, 1969 ગ્રેવિટેશનલ રેડિયેશનની શોધ માટે પુરાવા). 10 −16 ના ક્રમમાં તેણે જાહેર કરેલ ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર અવિશ્વસનીય રીતે મોટું હતું, એટલે કે, સામાન્ય અપેક્ષિત મૂલ્ય કરતાં એક મિલિયન ગણું વધારે. વેબરનો સંદેશ વૈજ્ઞાનિક સમુદાય દ્વારા ભારે શંકા સાથે મળ્યો હતો; તદુપરાંત, અન્ય પ્રાયોગિક જૂથો, સમાન ડિટેક્ટર્સથી સજ્જ, પછીથી એક સમાન સિગ્નલને પકડવામાં અસમર્થ હતા.

જો કે, વેબરના પ્રયત્નોએ સંશોધનના આ સમગ્ર ક્ષેત્રને વેગ આપ્યો અને મોજાની શોધ શરૂ કરી. 1970 ના દાયકાથી, મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના વ્લાદિમીર બ્રાગિન્સ્કી અને તેના સાથીદારોના પ્રયત્નો દ્વારા, યુએસએસઆર પણ આ રેસમાં પ્રવેશ્યું છે (જુઓ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સંકેતોની ગેરહાજરી). નિબંધમાં તે સમય વિશે એક રસપ્રદ વાર્તા છે જો કોઈ છોકરી ખાડામાં પડી જાય... . બ્રાગિન્સ્કી, માર્ગ દ્વારા, ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિકલ માપનના સમગ્ર સિદ્ધાંતના ક્લાસિકમાંનું એક છે; પ્રમાણભૂત ક્વોન્ટમ માપન મર્યાદા - ઓપ્ટિકલ માપનની મુખ્ય મર્યાદા - -ની વિભાવના સાથે આવનાર તે સૌપ્રથમ હતા અને બતાવ્યું કે તેઓ સૈદ્ધાંતિક રીતે કેવી રીતે દૂર થઈ શકે છે. વેબરના રેઝોનન્ટ સર્કિટમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો, અને ઇન્સ્ટોલેશનના ઊંડા ઠંડકને કારણે, અવાજ નાટકીય રીતે ઓછો થયો હતો (આ પ્રોજેક્ટ્સની સૂચિ અને ઇતિહાસ જુઓ). જો કે, આવા ઓલ-મેટલ ડિટેક્ટરની ચોકસાઇ હજુ પણ અપેક્ષિત ઘટનાઓને વિશ્વસનીય રીતે શોધવા માટે અપૂરતી હતી, અને તે ઉપરાંત, તેઓ માત્ર કિલોહર્ટ્ઝની આસપાસ ખૂબ જ સાંકડી આવર્તન શ્રેણીમાં પડઘો પાડવા માટે ટ્યુન કરવામાં આવ્યા હતા.

વધુ આશાસ્પદ એવા ડિટેક્ટર્સ લાગે છે જે એક કરતાં વધુ રેઝોનેટિંગ ઑબ્જેક્ટનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ બે અસંબંધિત, સ્વતંત્ર રીતે સ્થગિત શરીર વચ્ચેનું અંતર ટ્રૅક કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, બે અરીસાઓ. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગને કારણે અવકાશના કંપનને કારણે, અરીસાઓ વચ્ચેનું અંતર કાં તો થોડું મોટું અથવા થોડું નાનું હશે. તદુપરાંત, હાથ જેટલો લાંબો હશે, આપેલ કંપનવિસ્તારના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગને કારણે સંપૂર્ણ વિસ્થાપન વધુ થશે. આ સ્પંદનો અરીસાઓ વચ્ચે ચાલતા લેસર બીમ દ્વારા અનુભવી શકાય છે. આવી યોજના 10 હર્ટ્ઝથી 10 કિલોહર્ટ્ઝ સુધીની વિશાળ આવર્તન શ્રેણીમાં ઓસિલેશનને શોધવા માટે સક્ષમ છે, અને આ બરાબર તે શ્રેણી છે જેમાં ન્યુટ્રોન તારાઓની જોડી અથવા તારાકીય-દળના બ્લેક હોલનું વિલીનીકરણ થશે.

મિશેલસન ઇન્ટરફેરોમીટર પર આધારિત આ વિચારનું આધુનિક અમલીકરણ આના જેવું દેખાય છે (ફિગ. 5). અરીસાઓ બે લાંબા, કેટલાક કિલોમીટર લાંબા, એકબીજા વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં લંબરૂપ હોય છે. ઇન્સ્ટોલેશનના પ્રવેશદ્વાર પર, લેસર બીમ વિભાજિત થાય છે, બંને ચેમ્બરમાંથી પસાર થાય છે, અરીસાઓમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, પાછા ફરે છે અને અર્ધપારદર્શક અરીસામાં ફરીથી જોડાય છે. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું ગુણવત્તા પરિબળ અત્યંત ઊંચું છે, તેથી લેસર બીમ માત્ર એક જ વાર આગળ અને પાછળ પસાર થતું નથી, પરંતુ આ ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરમાં લાંબા સમય સુધી રહે છે. "શાંત" સ્થિતિમાં, લંબાઈ પસંદ કરવામાં આવે છે જેથી બે બીમ, ફરીથી જોડાયા પછી, સેન્સરની દિશામાં એકબીજાને રદ કરે, અને પછી ફોટોડિટેક્ટર સંપૂર્ણ પડછાયામાં હોય. પરંતુ જલદી અરીસાઓ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના પ્રભાવ હેઠળ માઇક્રોસ્કોપિક અંતરે જાય છે, બે બીમનું વળતર અધૂરું બની જાય છે અને ફોટોડિટેક્ટર પ્રકાશને પકડે છે. અને ઓફસેટ જેટલો મજબૂત હશે, ફોટોસેન્સર તેટલો તેજસ્વી પ્રકાશ જોશે.

"માઈક્રોસ્કોપિક ડિસ્પ્લેસમેન્ટ" શબ્દો અસરની સૂક્ષ્મતાને વ્યક્ત કરવા નજીક પણ આવતા નથી. પ્રકાશની તરંગલંબાઇ દ્વારા અરીસાઓનું વિસ્થાપન, એટલે કે, માઇક્રોન, કોઈપણ યુક્તિઓ વિના પણ નોંધવું સરળ છે. પરંતુ 4 કિમીના હાથની લંબાઈ સાથે, આ 10 −10 ના કંપનવિસ્તાર સાથે અવકાશ-સમયના ઓસિલેશનને અનુરૂપ છે. અણુના વ્યાસ દ્વારા અરીસાઓના વિસ્થાપનની નોંધ લેવી એ પણ કોઈ સમસ્યા નથી - તે લેસર બીમને ફાયર કરવા માટે પૂરતું છે, જે હજારો વખત આગળ અને પાછળ ચાલશે અને ઇચ્છિત તબક્કાની પાળી મેળવશે. પરંતુ આ મહત્તમ 10 −14 પણ આપે છે. અને આપણે વધુ લાખો વખત ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સ્કેલ નીચે જવાની જરૂર છે, એટલે કે, એક અણુ દ્વારા પણ નહીં, પરંતુ અણુ ન્યુક્લિયસના હજારમા ભાગ દ્વારા મિરર શિફ્ટ રજીસ્ટર કરવાનું શીખો!

આ ખરેખર અદ્ભુત ટેકનોલોજીના માર્ગમાં, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને ઘણી મુશ્કેલીઓ દૂર કરવી પડી. તેમાંના કેટલાક સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક છે: તમારે સસ્પેન્શન પર મોટા અરીસાઓ લટકાવવાની જરૂર છે, જે બીજા સસ્પેન્શન પર અટકે છે, તે ત્રીજા સસ્પેન્શન પર, અને તેથી વધુ - અને બધું શક્ય તેટલું બહારના કંપનથી છુટકારો મેળવવા માટે. અન્ય સમસ્યાઓ પણ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટલ છે, પરંતુ ઓપ્ટિકલ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં ફરતો બીમ જેટલો વધુ શક્તિશાળી છે, તેટલું જ નબળું અરીસાઓનું વિસ્થાપન ફોટોસેન્સર દ્વારા શોધી શકાય છે. પરંતુ એક બીમ જે ખૂબ શક્તિશાળી છે તે ઓપ્ટિકલ તત્વોને અસમાન રીતે ગરમ કરશે, જે બીમના ગુણધર્મો પર જ હાનિકારક અસર કરશે. આ અસરને કોઈક રીતે ભરપાઈ કરવી જોઈએ, અને આ માટે, 2000 ના દાયકામાં, આ વિષય પર એક સંપૂર્ણ સંશોધન કાર્યક્રમ શરૂ કરવામાં આવ્યો હતો (આ સંશોધન વિશેની વાર્તા માટે, અત્યંત સંવેદનશીલ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધકના માર્ગમાં અવરોધ દૂર કરવાના સમાચાર જુઓ, "તત્વો. ”, 06/27/2006). છેલ્લે, પોલાણમાં ફોટોનની ક્વોન્ટમ વર્તણૂક અને અનિશ્ચિતતાના સિદ્ધાંતથી સંબંધિત કેવળ મૂળભૂત ભૌતિક મર્યાદાઓ છે. તેઓ સેન્સરની સંવેદનશીલતાને પ્રમાણભૂત ક્વોન્ટમ મર્યાદા તરીકે ઓળખાતા મૂલ્ય સુધી મર્યાદિત કરે છે. જો કે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ, લેસર પ્રકાશની ચતુરાઈથી તૈયાર કરેલ ક્વોન્ટમ સ્થિતિનો ઉપયોગ કરીને, તેને દૂર કરવાનું શીખી ગયા છે (J. Aasi et al., 2013. પ્રકાશની સ્ક્વિઝ્ડ સ્ટેટ્સનો ઉપયોગ કરીને LIGO ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધકની ઉન્નત સંવેદનશીલતા).

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની દોડમાં ભાગ લે છે આખી યાદીદેશો; રશિયા પાસે બક્સન ઓબ્ઝર્વેટરીમાં તેનું પોતાનું સ્થાપન છે, અને તે રીતે, દિમિત્રી ઝાવિલગેલસ્કીની ડોક્યુમેન્ટરી લોકપ્રિય વિજ્ઞાન ફિલ્મમાં તેનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે. "તરંગો અને કણોની રાહ જોવી". આ જાતિના નેતાઓ હવે બે પ્રયોગશાળાઓ છે - અમેરિકન LIGO પ્રોજેક્ટ અને ઇટાલિયન કન્યા ડિટેક્ટર. LIGOમાં હેનફોર્ડ (વોશિંગ્ટન સ્ટેટ) અને લિવિંગ્સ્ટન (લુઇસિયાના)માં સ્થિત બે સરખા ડિટેક્ટરનો સમાવેશ થાય છે અને એકબીજાથી 3000 કિમી દૂર છે. બે સેટિંગ્સ રાખવા બે કારણોસર મહત્વપૂર્ણ છે. સૌપ્રથમ, સિગ્નલ માત્ર ત્યારે જ નોંધાયેલ ગણવામાં આવશે જો તે એક જ સમયે બંને ડિટેક્ટર દ્વારા જોવામાં આવે. અને બીજું, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગના આગમનમાં તફાવત દ્વારા બે સ્થાપનો પર વિસ્ફોટ - અને તે 10 મિલિસેકન્ડ સુધી પહોંચી શકે છે - આ સિગ્નલ આકાશના કયા ભાગમાંથી આવ્યો છે તે લગભગ નક્કી કરી શકાય છે. સાચું, બે ડિટેક્ટર સાથે ભૂલ ખૂબ મોટી હશે, પરંતુ જ્યારે કન્યા કાર્યમાં આવશે, ત્યારે ચોકસાઈ નોંધપાત્ર રીતે વધશે.

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક શોધનો વિચાર સૌપ્રથમ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. સોવિયત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ M.E. Herzenstein અને V.I. 1962માં પાછા. તે સમયે, લેસરની શોધ કરવામાં આવી હતી, અને વેબરે તેના રેઝોનન્ટ ડિટેક્ટર બનાવવાનું શરૂ કર્યું. જો કે, આ લેખ પશ્ચિમમાં નોંધાયો ન હતો અને, સત્ય કહું તો, વિકાસને અસર કરી ન હતી વાસ્તવિક પ્રોજેક્ટ્સ(સે.મી. ઐતિહાસિક ઝાંખીગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધનું ભૌતિકશાસ્ત્ર: રેઝોનન્ટ અને ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક ડિટેક્ટર).

LIGO ગુરુત્વાકર્ષણ વેધશાળાની રચના મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજી (MIT) અને કેલિફોર્નિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજી (કેલટેક) ના ત્રણ વૈજ્ઞાનિકોની પહેલ હતી. આ રેનર વેઈસ છે, જેમણે ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક ગ્રેવિટેશનલ વેવ ડિટેક્ટરનો વિચાર સાકાર કર્યો હતો, રોનાલ્ડ ડ્રેવર, જેમણે લેસર લાઇટની સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરી હતી જે શોધ માટે પૂરતી હતી અને કિપ થોર્ન, આ પ્રોજેક્ટ પાછળના સિદ્ધાંતવાદી, જે હવે સામાન્ય લોકો માટે જાણીતા છે. સાયન્ટિફિક કન્સલ્ટન્ટ ફિલ્મ "ઇન્ટરસ્ટેલર" તરીકે. તમે રેનર વેઈસ સાથેની તાજેતરની મુલાકાતમાં અને જ્હોન પ્રેસ્કિલના સંસ્મરણોમાં LIGO ના પ્રારંભિક ઇતિહાસ વિશે વાંચી શકો છો.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક શોધના પ્રોજેક્ટ સાથે સંબંધિત પ્રવૃત્તિઓ 1970 ના દાયકાના અંતમાં શરૂ થઈ હતી, અને શરૂઆતમાં ઘણા લોકોએ આ ઉપક્રમની સંભવિતતા પર પણ શંકા વ્યક્ત કરી હતી. જો કે, સંખ્યાબંધ પ્રોટોટાઇપ્સ દર્શાવ્યા પછી, વર્તમાન LIGO ડિઝાઇન લખવામાં આવી અને મંજૂર કરવામાં આવી. તે 20મી સદીના છેલ્લા દાયકા દરમિયાન બાંધવામાં આવ્યું હતું.

જોકે આ પ્રોજેક્ટ માટે પ્રારંભિક પ્રોત્સાહન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ તરફથી આવ્યું હતું, LIGO ખરેખર છે આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટ. 15 દેશોએ તેમાં નાણાકીય અને બૌદ્ધિક રીતે રોકાણ કર્યું છે અને એક હજારથી વધુ લોકો સહયોગના સભ્ય છે. પ્રોજેક્ટના અમલીકરણમાં મહત્વની ભૂમિકા સોવિયેત દ્વારા ભજવવામાં આવી હતી અને રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ. શરૂઆતથી જ, મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના વ્લાદિમીર બ્રાગિન્સકીના પહેલેથી જ ઉલ્લેખિત જૂથે LIGO પ્રોજેક્ટના અમલીકરણમાં સક્રિય ભાગ લીધો હતો, અને પછીથી નિઝની નોવગોરોડની એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ સંસ્થા પણ સહયોગમાં જોડાઈ હતી.

LIGO ઓબ્ઝર્વેટરીએ 2002 માં કામગીરી શરૂ કરી અને 2010 સુધી તેણે છ વૈજ્ઞાનિક અવલોકન સત્રોનું આયોજન કર્યું. કોઈ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ વિસ્ફોટ વિશ્વસનીય રીતે શોધી શક્યા ન હતા, અને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ આવી ઘટનાઓની આવર્તન પર માત્ર ઉચ્ચ મર્યાદા નક્કી કરવામાં સક્ષમ હતા. જો કે, આનાથી તેઓને વધુ આશ્ચર્ય થયું ન હતું: અંદાજો દર્શાવે છે કે બ્રહ્માંડના તે ભાગમાં કે જે ડિટેક્ટર તે સમયે "સાંભળતા" હતા, પર્યાપ્ત શક્તિશાળી પ્રલયની સંભાવના ઓછી હતી: લગભગ દર થોડા દાયકાઓમાં એક વાર.

સમાપ્તિ રેખા

2010 થી 2015 સુધી, LIGO અને Virgoના સહયોગે સાધનસામગ્રીને ધરમૂળથી આધુનિક બનાવ્યું (કન્યા, જોકે, હજુ તૈયારીની પ્રક્રિયામાં છે). અને હવે લાંબા સમયથી રાહ જોવાતું લક્ષ્ય સીધી નજરમાં હતું. LIGO - અથવા તેના બદલે, aLIGO ( અદ્યતન LIGO) - હવે 60 મેગાપાર્સેકના અંતરે ન્યુટ્રોન તારાઓ દ્વારા પેદા થતા વિસ્ફોટો અને બ્લેક હોલ - સેંકડો મેગાપાર્સેકના અંતરે પકડવા માટે તૈયાર હતું. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સાંભળવા માટે ખુલ્લા બ્રહ્માંડનું પ્રમાણ અગાઉના સત્રોની તુલનામાં દસ ગણું વધ્યું છે.

અલબત્ત, આગામી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો બૂમ ક્યારે અને ક્યાં આવશે તેની આગાહી કરવી અશક્ય છે. પરંતુ અપડેટેડ ડિટેક્ટર્સની સંવેદનશીલતાએ દર વર્ષે ઘણા ન્યુટ્રોન સ્ટાર મર્જર પર ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવ્યું, તેથી પ્રથમ ચાર મહિનાના અવલોકન સત્ર દરમિયાન પ્રથમ વિસ્ફોટની અપેક્ષા રાખી શકાય છે. જો આપણે આખા એલિગો પ્રોજેક્ટ વિશે વાત કરીએ, જે ઘણા વર્ષો સુધી ચાલ્યો, તો ચુકાદો અત્યંત સ્પષ્ટ હતો: કાં તો એક પછી એક વિસ્ફોટ થશે, અથવા સામાન્ય સાપેક્ષતામાં કંઈક મૂળભૂત રીતે કામ કરતું નથી. બંને મોટી શોધ હશે.

સપ્ટેમ્બર 18, 2015 થી 12 જાન્યુઆરી, 2016 સુધી, પ્રથમ aLIGO અવલોકન સત્ર થયું. આ બધા સમય દરમિયાન, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની નોંધણી વિશેની અફવાઓ ઇન્ટરનેટ પર ફરતી થઈ, પરંતુ સહયોગ શાંત રહ્યો: "અમે ડેટા એકત્રિત અને વિશ્લેષણ કરી રહ્યા છીએ અને પરિણામોની જાણ કરવા માટે હજી તૈયાર નથી." એક વધારાની ષડયંત્ર એ હકીકત દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું હતું કે વિશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન સહયોગના સભ્યો પોતે સંપૂર્ણ રીતે ખાતરી કરી શકતા નથી કે તેઓ વાસ્તવિક ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો વિસ્ફોટ જોઈ રહ્યાં છે. હકીકત એ છે કે LIGO માં, કમ્પ્યુટર-જનરેટેડ બર્સ્ટ ક્યારેક-ક્યારેક વાસ્તવિક ડેટાના પ્રવાહમાં કૃત્રિમ રીતે રજૂ કરવામાં આવે છે. તેને "અંધ ઇન્જેક્શન" કહેવામાં આવે છે અને સમગ્ર જૂથમાંથી, ફક્ત ત્રણ લોકો (!) પાસે તે સિસ્ટમની ઍક્સેસ છે જે તેને સમયસર મનસ્વી બિંદુએ હાથ ધરે છે. ટીમે આ ઉછાળાને ટ્રેક કરવો જોઈએ, જવાબદારીપૂર્વક તેનું વિશ્લેષણ કરવું જોઈએ અને માત્ર વધુમાં વધુ છેલ્લા તબક્કાવિશ્લેષણ "કાર્ડ જાહેર કરવામાં આવે છે" અને સહયોગના સભ્યો શોધી કાઢશે કે આ એક વાસ્તવિક ઘટના હતી કે તકેદારીનું પરીક્ષણ. જો કે, 2010 માં આવા જ એક કેસમાં, તે લેખ લખવાની વાત પણ આવી હતી, પરંતુ તે પછી જે સંકેત મળ્યો તે ફક્ત "આંધળો ભરણ" હોવાનું બહાર આવ્યું.

ગીતાત્મક વિષયાંતર

ફરી એક વાર આ ક્ષણની ગંભીરતા અનુભવવા માટે, હું આ વાર્તાને બીજી બાજુથી, વિજ્ઞાનની અંદરથી જોવાનો પ્રસ્તાવ મૂકું છું. જ્યારે અઘરું, અગમ્ય વૈજ્ઞાનિક સમસ્યાઘણા વર્ષો સુધી આપતું નથી - આ એક સામાન્ય કાર્યકારી ક્ષણ છે. જ્યારે તે એક કરતાં વધુ પેઢી માટે ઉપજ આપતું નથી, ત્યારે તે સંપૂર્ણપણે અલગ રીતે જોવામાં આવે છે.

એક શાળાના છોકરા તરીકે, તમે લોકપ્રિય વિજ્ઞાન પુસ્તકો વાંચો છો અને આ ઉકેલવા માટે મુશ્કેલ, પરંતુ ભયંકર રીતે રસપ્રદ વૈજ્ઞાનિક કોયડા વિશે જાણો છો. એક વિદ્યાર્થી તરીકે, તમે ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરો છો, અહેવાલો આપો છો અને કેટલીકવાર, યોગ્ય રીતે કે નહીં, તમારી આસપાસના લોકો તમને તેના અસ્તિત્વની યાદ અપાવે છે. પછી તમે જાતે વિજ્ઞાન કરો છો, ભૌતિકશાસ્ત્રના અન્ય ક્ષેત્રમાં કામ કરો છો, પરંતુ નિયમિતપણે તેને હલ કરવાના અસફળ પ્રયાસો વિશે સાંભળો છો. અલબત્ત, તમે સમજો છો કે ક્યાંક કંઈક થઈ રહ્યું છે સક્રિય કાર્યતેના નિર્ણય મુજબ, પરંતુ બહારના વ્યક્તિ તરીકે તમારા માટે અંતિમ પરિણામ યથાવત છે. સમસ્યાને સ્થિર પૃષ્ઠભૂમિ તરીકે, શણગાર તરીકે, તમારા વૈજ્ઞાનિક જીવનના ધોરણે ભૌતિકશાસ્ત્રના એક શાશ્વત અને લગભગ અપરિવર્તિત તત્વ તરીકે જોવામાં આવે છે. એક કાર્ય જેવું જે હંમેશા રહ્યું છે અને રહેશે.

અને પછી - તેઓ તેને હલ કરે છે. અને અચાનક, ઘણા દિવસોના સ્કેલ પર, તમને લાગે છે કે વિશ્વનું ભૌતિક ચિત્ર બદલાઈ ગયું છે અને હવે તેને અન્ય શરતોમાં ઘડવું જોઈએ અને અન્ય પ્રશ્નો પૂછવા જોઈએ.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ પર સીધા કામ કરતા લોકો માટે, આ કાર્ય, અલબત્ત, યથાવત રહ્યું નથી. તેઓ ધ્યેય જુએ છે, તેઓ જાણે છે કે શું પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. તેઓ, અલબત્ત, આશા રાખે છે કે કુદરત પણ તેમને અડધે રસ્તે મળી જશે અને કોઈ નજીકની આકાશગંગામાં એક શક્તિશાળી છાંટા ફેંકશે, પરંતુ તે જ સમયે તેઓ સમજે છે કે, ભલે પ્રકૃતિ એટલી સહાયક ન હોય, તે હવે વૈજ્ઞાનિકોથી છુપાવી શકશે નહીં. . એકમાત્ર પ્રશ્ન એ છે કે તેઓ તેમના તકનીકી લક્ષ્યોને ક્યારે પ્રાપ્ત કરી શકશે. ઘણા દાયકાઓથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ કરનાર વ્યક્તિની આ સંવેદના વિશેની વાર્તા પહેલાથી જ ઉલ્લેખિત ફિલ્મમાં સાંભળી શકાય છે. "તરંગો અને કણોની રાહ જોવી".

ઓપનિંગ

ફિગ માં. 7 બતાવ્યા મુખ્ય પરિણામ: બંને ડિટેક્ટર દ્વારા રેકોર્ડ કરાયેલ સિગ્નલની પ્રોફાઇલ. તે જોઈ શકાય છે કે ઘોંઘાટની પૃષ્ઠભૂમિ સામે, ઓસિલેશન પ્રથમ નબળા દેખાય છે, અને પછી કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં વધારો થાય છે. ઇચ્છિત આકાર. સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશનના પરિણામો સાથેની સરખામણીએ આપણે કયા પદાર્થોનું મર્જિંગ અવલોકન કર્યું છે તે શોધવાનું શક્ય બન્યું: આ લગભગ 36 અને 29 સૌર માસના સમૂહ સાથેના બ્લેક હોલ હતા, જે 62 સૌર માસના સમૂહ સાથે એક બ્લેક હોલમાં ભળી જાય છે. આ તમામ સંખ્યાઓ 90 ટકાને અનુરૂપ છે આત્મવિશ્વાસ અંતરાલ, 4 સૌર દળ છે). લેખકો નોંધે છે કે પરિણામી બ્લેક હોલ એ અત્યાર સુધીનું સૌથી ભારે તારાકીય-દળનું બ્લેક હોલ છે. બે પ્રારંભિક પદાર્થોના કુલ દળ અને અંતિમ બ્લેક હોલ વચ્ચેનો તફાવત 3 ± 0.5 સૌર દળ છે. આ ગુરુત્વાકર્ષણ સમૂહ ખામી લગભગ 20 મિલીસેકંડમાં ઉત્સર્જિત ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની ઊર્જામાં સંપૂર્ણપણે રૂપાંતરિત થઈ ગઈ હતી. ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે ટોચની ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શક્તિ 3.6·10 56 એર્ગ/સે, અથવા, દળની દ્રષ્ટિએ, આશરે 200 સૌર દળ પ્રતિ સેકન્ડ સુધી પહોંચી છે.

શોધાયેલ સિગ્નલનું આંકડાકીય મહત્વ 5.1σ છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો આપણે ધારીએ કે આ આંકડાકીય વધઘટ એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે અને કેવળ સંયોગથી આવા વિસ્ફોટ ઉત્પન્ન થાય છે, તો આવી ઘટના માટે 200 હજાર વર્ષ રાહ જોવી પડશે. આ અમને વિશ્વાસપૂર્વક જણાવવા દે છે કે શોધાયેલ સિગ્નલ કોઈ વધઘટ નથી.

બે ડિટેક્ટર વચ્ચેનો સમય વિલંબ આશરે 7 મિલિસેકન્ડનો હતો. આનાથી સિગ્નલના આગમનની દિશાનો અંદાજ લગાવવાનું શક્ય બન્યું (ફિગ. 9). ત્યાં માત્ર બે ડિટેક્ટર હોવાથી, સ્થાનિકીકરણ ખૂબ જ અંદાજિત હોવાનું બહાર આવ્યું છે: પરિમાણોની દ્રષ્ટિએ યોગ્ય અવકાશી વલયનો પ્રદેશ 600 ચોરસ ડિગ્રી છે.

LIGO સહયોગે પોતાને માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો રેકોર્ડ કરવાની હકીકત જણાવવા સુધી મર્યાદિત રાખ્યું ન હતું, પરંતુ આ અવલોકન એસ્ટ્રોફિઝિક્સ માટે જે અસરો ધરાવે છે તેનું પ્રથમ વિશ્લેષણ પણ કર્યું હતું. જર્નલમાં તે જ દિવસે પ્રકાશિત થયેલ દ્વિસંગી બ્લેક હોલ મર્જર GW150914 ના એસ્ટ્રોફિઝિકલ ઇમ્પ્લિકેશન્સ લેખમાં ધ એસ્ટ્રોફિઝિકલ જર્નલ લેટર્સ, લેખકોએ આવા બ્લેક હોલના વિલીનીકરણની આવર્તનનો અંદાજ કાઢ્યો હતો. પરિણામ દર વર્ષે ઘન ગીગાપાર્સેક દીઠ ઓછામાં ઓછું એક મર્જર હતું, જે આ સંદર્ભે સૌથી વધુ આશાવાદી મોડલની આગાહીઓ સાથે સુસંગત છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો આપણને શું કહે છે

દાયકાઓની શોધ પછી નવી ઘટનાની શોધ એ અંત નથી, પરંતુ ભૌતિકશાસ્ત્રની નવી શાખાની માત્ર શરૂઆત છે. અલબત્ત, બે કાળાઓના વિલીનીકરણથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની નોંધણી પોતે જ મહત્વપૂર્ણ છે. આ સીધો પુરાવોઅને બ્લેક હોલ્સનું અસ્તિત્વ, અને ડબલ બ્લેક હોલ્સનું અસ્તિત્વ, અને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની વાસ્તવિકતા, અને સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રત્યેના ભૌમિતિક અભિગમની શુદ્ધતાનો પુરાવો, જેના પર સામાન્ય સાપેક્ષતા આધારિત છે. પરંતુ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ માટે, તે ઓછું મૂલ્યવાન નથી કે ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર એક નવું સંશોધન સાધન બની રહ્યું છે, જે અગાઉ અગમ્ય હતું તેનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

પ્રથમ, તે બ્રહ્માંડને જોવાની અને કોસ્મિક પ્રલયનો અભ્યાસ કરવાની નવી રીત છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો માટે કોઈ અવરોધો નથી; તેઓ કોઈપણ સમસ્યા વિના બ્રહ્માંડની દરેક વસ્તુમાંથી પસાર થાય છે. તેઓ આત્મનિર્ભર છે: તેમની પ્રોફાઇલમાં તેમને જન્મ આપનારી પ્રક્રિયા વિશેની માહિતી છે. અંતે, જો એક ભવ્ય વિસ્ફોટ ઓપ્ટિકલ, ન્યુટ્રિનો અને ગુરુત્વાકર્ષણ વિસ્ફોટ પેદા કરે છે, તો પછી આપણે તે બધાને પકડવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ, તેમની એકબીજા સાથે તુલના કરી શકીએ છીએ અને ત્યાં શું થયું તેની અગાઉની અપ્રાપ્ય વિગતોને સમજી શકીએ છીએ. એક ઘટનામાંથી આવા જુદા જુદા સંકેતોને પકડવા અને તેની તુલના કરવામાં સક્ષમ બનવું એ સર્વ-સિગ્નલ ખગોળશાસ્ત્રનું મુખ્ય ધ્યેય છે.

જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધકો વધુ સંવેદનશીલ બને છે, ત્યારે તેઓ વિલીનીકરણની ક્ષણે નહીં, પરંતુ તેની થોડીક સેકન્ડ પહેલાં અવકાશ-સમયના ધ્રુજારીને શોધી શકશે. તેઓ ઑબ્ઝર્વેશન સ્ટેશનના સામાન્ય નેટવર્કને આપમેળે તેમના ચેતવણી સિગ્નલ મોકલશે, અને એસ્ટ્રોફિઝિકલ ટેલિસ્કોપ ઉપગ્રહો, સૂચિત મર્જરના કોઓર્ડિનેટ્સની ગણતરી કર્યા પછી, આ સેકન્ડોમાં ફેરવવાનો સમય હશે. યોગ્ય દિશામાંઅને ઓપ્ટિકલ બર્સ્ટ શરૂ થાય તે પહેલાં આકાશનું શૂટિંગ શરૂ કરો.

બીજું, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ વિસ્ફોટ આપણને ન્યુટ્રોન તારાઓ વિશે નવી વસ્તુઓ શીખવા દેશે. ન્યુટ્રોન સ્ટાર મર્જર, હકીકતમાં, ન્યુટ્રોન તારાઓ પરનો નવીનતમ અને સૌથી આત્યંતિક પ્રયોગ છે જે કુદરત આપણા માટે કરી શકે છે, અને આપણે, દર્શક તરીકે, ફક્ત પરિણામોનું અવલોકન કરવું પડશે. આવા વિલીનીકરણના અવલોકનાત્મક પરિણામો વિવિધ હોઈ શકે છે (આકૃતિ 10), અને તેમના આંકડા એકત્ર કરીને આપણે આવા વિચિત્ર વાતાવરણમાં ન્યુટ્રોન તારાઓની વર્તણૂકને વધુ સારી રીતે સમજી શકીએ છીએ. સમીક્ષા વર્તમાન સ્થિતિઆ દિશામાંના કિસ્સાઓ એસ. રોસવોગ, 2015 દ્વારા તાજેતરના પ્રકાશનમાં મળી શકે છે. કોમ્પેક્ટ બાઈનરી મર્જરનું મલ્ટી-મેસેન્જર ચિત્ર.

ત્રીજે સ્થાને, સુપરનોવામાંથી આવતા વિસ્ફોટની નોંધણી કરવી અને તેને ઓપ્ટિકલ અવલોકનો સાથે સરખાવવાથી, પતનની શરૂઆતમાં, ત્યાં અંદર શું થઈ રહ્યું છે તે વિગતવાર સમજવું શક્ય બનશે. હવે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને આ પ્રક્રિયાના આંકડાકીય મોડેલિંગમાં હજુ પણ મુશ્કેલીઓ છે.

ચોથું, ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંત સાથે સંકળાયેલા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પાસે મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણની અસરોનો અભ્યાસ કરવા માટે પ્રખ્યાત "પ્રયોગશાળા" છે. અત્યાર સુધી, સામાન્ય સાપેક્ષતાની તમામ અસરો કે જે આપણે ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે સંબંધિત સીધી અવલોકન કરી શકીએ છીએ નબળા ક્ષેત્રો. અમે અનુમાન કરી શકીએ છીએ કે મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણની પરિસ્થિતિઓમાં શું થાય છે, જ્યારે અવકાશ-સમયની વિકૃતિઓ કોસ્મિક આફતોના ઓપ્ટિકલ ઇકો દ્વારા માત્ર પરોક્ષ અભિવ્યક્તિઓથી, પોતાની સાથે મજબૂત રીતે સંપર્ક કરવાનું શરૂ કરે છે.

પાંચમું, ગુરુત્વાકર્ષણના વિચિત્ર સિદ્ધાંતોને ચકાસવાની નવી તક છે. આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પહેલાથી જ આવા ઘણા સિદ્ધાંતો છે, ઉદાહરણ તરીકે, એ.એન. પેટ્રોવ "ગ્રેવીટી" ના લોકપ્રિય પુસ્તકમાંથી તેમને સમર્પિત પ્રકરણ જુઓ. આમાંના કેટલાક સિદ્ધાંતો નબળા ક્ષેત્રોની મર્યાદામાં પરંપરાગત સામાન્ય સાપેક્ષતાને મળતા આવે છે, પરંતુ જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ ખૂબ જ મજબૂત બને છે ત્યારે તે ખૂબ જ અલગ હોઈ શકે છે. અન્ય લોકો ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો માટે નવા પ્રકારના ધ્રુવીકરણના અસ્તિત્વને સ્વીકારે છે અને પ્રકાશની ગતિથી થોડી અલગ ઝડપની આગાહી કરે છે. છેલ્લે, એવા સિદ્ધાંતો છે જેમાં વધારાના અવકાશી પરિમાણોનો સમાવેશ થાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના આધારે તેમના વિશે શું કહી શકાય તે એક ખુલ્લો પ્રશ્ન છે, પરંતુ તે સ્પષ્ટ છે કે અહીંથી કેટલીક માહિતીનો લાભ મેળવી શકાય છે. અમે પોસ્ટનૌકા પરની પસંદગીમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ સાથે શું બદલાશે તે વિશે ખગોળ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના અભિપ્રાય વાંચવાની પણ ભલામણ કરીએ છીએ.

ભાવિ યોજનાઓ

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ખગોળશાસ્ત્રની સંભાવનાઓ સૌથી રોમાંચક છે. હવે એલિગો ડિટેક્ટરનું માત્ર પ્રથમ, સૌથી ટૂંકું અવલોકન સત્ર પૂર્ણ થયું છે - અને પહેલાથી જ આ ટૂંકા સમયમાં સ્પષ્ટ સંકેત મળી આવ્યો હતો. આ કહેવું વધુ સચોટ હશે: પ્રથમ સિગ્નલ સત્તાવાર શરૂઆત પહેલાં જ પકડવામાં આવ્યો હતો, અને સહયોગે હજુ સુધી તમામ ચાર મહિનાના કામની જાણ કરી નથી. કોણ જાણે છે, કદાચ ત્યાં પહેલાથી જ થોડા વધારાના સ્પાઇક્સ છે? એક યા બીજી રીતે, પરંતુ આગળ, જેમ જેમ ડિટેક્ટરની સંવેદનશીલતા વધે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ અવલોકનો માટે સુલભ બ્રહ્માંડનો ભાગ વિસ્તરતો જાય છે તેમ, નોંધાયેલી ઘટનાઓની સંખ્યા હિમપ્રપાતની જેમ વધતી જશે.

LIGO-Virgo નેટવર્ક માટે અપેક્ષિત સત્ર શેડ્યૂલ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 11. બીજું, છ-મહિનાનું સત્ર આ વર્ષના અંતમાં શરૂ થશે, ત્રીજું સત્ર લગભગ આખું 2018 લેશે, અને દરેક તબક્કે ડિટેક્ટરની સંવેદનશીલતા વધશે. 2020 ની આસપાસ, aLIGO એ તેની આયોજિત સંવેદનશીલતા સુધી પહોંચવું જોઈએ, જે ડિટેક્ટરને 200 Mpc સુધીના અંતરે આપણાથી દૂર ન્યુટ્રોન તારાઓના વિલીનીકરણ માટે બ્રહ્માંડની તપાસ કરવાની મંજૂરી આપશે. બ્લેક હોલના વિલીનીકરણની વધુ ઊર્જાસભર ઘટનાઓ માટે, સંવેદનશીલતા લગભગ એક ગીગાપાર્સેક સુધી પહોંચી શકે છે. એક યા બીજી રીતે, અવલોકન માટે ઉપલબ્ધ બ્રહ્માંડનું પ્રમાણ પ્રથમ સત્રની સરખામણીમાં દસ ગણું વધશે.

સુધારેલ ઇટાલિયન પ્રયોગશાળા કન્યા પણ આ વર્ષના અંતમાં અમલમાં આવશે. તેની સંવેદનશીલતા LIGO કરતા થોડી ઓછી છે, પરંતુ તેમ છતાં તે ખૂબ જ યોગ્ય છે. ત્રિકોણ પદ્ધતિને લીધે, અવકાશમાં અંતરે આવેલા ડિટેક્ટરની ત્રિપુટી તેના પર સ્ત્રોતોની સ્થિતિને વધુ સારી રીતે પુનઃસ્થાપિત કરવાનું શક્ય બનાવશે. અવકાશી ક્ષેત્ર. જો હવે, બે ડિટેક્ટર સાથે, સ્થાનિકીકરણ ક્ષેત્ર સેંકડો ચોરસ ડિગ્રી સુધી પહોંચે છે, તો ત્રણ ડિટેક્ટર તેને દસ સુધી ઘટાડશે. વધુમાં, એક સમાન KAGRA ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ એન્ટેના હાલમાં જાપાનમાં બનાવવામાં આવી રહ્યું છે, જે બે થી ત્રણ વર્ષમાં કામ કરવાનું શરૂ કરશે અને ભારતમાં, 2022 ની આસપાસ, LIGO-India ડિટેક્ટર શરૂ કરવાનું આયોજન છે. પરિણામે, થોડા વર્ષો પછી, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધકોનું એક આખું નેટવર્ક કામ કરશે અને નિયમિતપણે સિગ્નલો રેકોર્ડ કરશે (ફિગ. 13).

અંતે, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સાધનોને અવકાશમાં લોન્ચ કરવાની યોજના છે, ખાસ કરીને eLISA પ્રોજેક્ટ. બે મહિના પહેલા, પ્રથમ પરીક્ષણ ઉપગ્રહ ભ્રમણકક્ષામાં છોડવામાં આવ્યો હતો, જેનું કાર્ય ટેક્નોલોજીનું પરીક્ષણ કરવાનું રહેશે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની વાસ્તવિક શોધ હજુ ઘણી દૂર છે. પરંતુ જ્યારે ઉપગ્રહોનું આ જૂથ ડેટા એકત્રિત કરવાનું શરૂ કરશે, ત્યારે તે બ્રહ્માંડમાં બીજી વિંડો ખોલશે - ઓછી-આવર્તન ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો દ્વારા. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો પ્રત્યેનો આ સર્વ-તરંગ અભિગમ ક્ષેત્ર માટે એક મુખ્ય લાંબા ગાળાનો ધ્યેય છે.

સમાંતર

તાજેતરના વર્ષોમાં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ એ ત્રીજી વખત હતી જ્યારે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ આખરે તમામ અવરોધોને તોડીને આપણા વિશ્વની રચનાની અગાઉની અજાણી સૂક્ષ્મતાઓ પર પહોંચ્યા. 2012 માં, હિગ્સ બોસોન મળી આવ્યો હતો, એક કણ લગભગ અડધી સદી પહેલા આગાહી કરવામાં આવ્યો હતો. 2013 માં, IceCube ન્યુટ્રિનો ડિટેક્ટર એસ્ટ્રોફિઝિકલ ન્યુટ્રિનોની વાસ્તવિકતા સાબિત કરી અને ન્યુટ્રિનો દ્વારા - સંપૂર્ણપણે નવી, અગાઉ અપ્રાપ્ય રીતે "બ્રહ્માંડને જોવાનું" શરૂ કર્યું. ઉચ્ચ ઊર્જા. અને હવે કુદરત ફરી એક વાર માણસને વળગી પડી છે: બ્રહ્માંડના અવલોકન માટે ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગની “વિન્ડો” ખુલી છે અને તે જ સમયે, મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણની અસરો સીધા અભ્યાસ માટે ઉપલબ્ધ બની છે.

એવું કહેવું જ જોઇએ કે અહીં ક્યાંય કુદરત તરફથી કોઈ "ફ્રીબી" નથી. શોધ ખૂબ લાંબા સમય સુધી હાથ ધરવામાં આવી હતી, પરંતુ તે ઉપજ આપતું ન હતું કારણ કે તે પછી, દાયકાઓ પહેલા, ઉપકરણ ઊર્જા, સ્કેલ અથવા સંવેદનશીલતાના સંદર્ભમાં પરિણામ સુધી પહોંચ્યું ન હતું. તે ટેક્નોલોજીનો સ્થિર, લક્ષ્યાંકિત વિકાસ હતો જેણે ધ્યેય તરફ દોરી, એક એવો વિકાસ જે ટેકનિકલ મુશ્કેલીઓ અથવા પાછલા વર્ષોના નકારાત્મક પરિણામો દ્વારા રોકાયો ન હતો.

અને ત્રણેય કેસોમાં, શોધની હકીકતનો અંત ન હતો, પરંતુ, તેનાથી વિપરીત, સંશોધનની નવી દિશાની શરૂઆત, તે આપણા વિશ્વની તપાસ માટે એક નવું સાધન બની ગયું. હિગ્સ બોસોનના ગુણધર્મો માપન માટે ઉપલબ્ધ બન્યા છે - અને આ ડેટામાં, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ નવા ભૌતિકશાસ્ત્રની અસરોને પારખવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. ઉચ્ચ-ઊર્જા ન્યુટ્રિનોના વધેલા આંકડાઓને આભારી, ન્યુટ્રિનો એસ્ટ્રોફિઝિક્સ તેના પ્રથમ પગલાં લઈ રહ્યું છે. ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ખગોળશાસ્ત્રમાંથી હવે ઓછામાં ઓછું એ જ અપેક્ષિત છે, અને આશાવાદ માટે દરેક કારણ છે.

સ્ત્રોતો:
1) LIGO સાયન્ટિફિક કોલ. અને કન્યા કોલ. બાઈનરી બ્લેક હોલ મર્જરથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનું અવલોકન // ભૌતિક. રેવ. લેટ. 11 ફેબ્રુઆરી 2016 ના રોજ પ્રકાશિત.
2) તપાસ પેપર્સ - મુખ્ય શોધ લેખ સાથેના તકનીકી લેખોની સૂચિ.
3) E. Berti. દૃષ્ટિકોણ: બ્લેક હોલ્સ મર્જ કરવાનો પ્રથમ અવાજ // ભૌતિકશાસ્ત્ર. 2016. વી. 9. એન. 17.

સમીક્ષા સામગ્રી:
1) ડેવિડ બ્લેર એટ અલ. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર: વર્તમાન સ્થિતિ // arXiv:1602.02872.
2) બેન્જામિન પી. એબોટ અને LIGO વૈજ્ઞાનિક સહયોગ અને કન્યા સહયોગ. એડવાન્સ્ડ LIGO અને એડવાન્સ્ડ વિર્ગો સાથે ગુરુત્વાકર્ષણ-વેવ ટ્રાન્ઝિયન્ટ્સનું અવલોકન અને સ્થાનિકીકરણ માટેની સંભાવનાઓ // લિવિંગ રેવ. સાપેક્ષતા. 2016. વી. 19. એન. 1.
3) ઓ.ડી. અગુઆર. રેઝોનન્ટ-માસ ગ્રેવિટેશનલ વેવ ડિટેક્ટર્સનો ભૂતકાળ, વર્તમાન અને ભવિષ્ય // રેસ. એસ્ટ્રોન. એસ્ટ્રોફિઝ. 2011. વી. 11. એન. 1.
4) ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ - મેગેઝિનની વેબસાઇટ પર સામગ્રીની પસંદગી વિજ્ઞાનગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ પર.
5) મેથ્યુ પિટકીન, સ્ટુઅર્ટ રીડ, શીલા રોવાન, જિમ હોફ. ઇન્ટરફેરોમેટ્રી (જમીન અને અવકાશ) દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધ // arXiv:1102.3355.
6) વી.બી. બ્રાગિન્સ્કી. ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ખગોળશાસ્ત્ર: નવી માપન પદ્ધતિઓ // યુએફએન. 2000. ટી. 170. પૃષ્ઠ 743–752.
7) પીટર આર. સાઉલસન.